程序員成長之旅——繼承和多態

C++的三大特性有：封裝、繼承、多態。
今天我們來探索一下繼承和多態。

繼承和多態

先簡單理解一下繼承和多態：繼承相當於子類繼承了父類的數據和方法，子類父類我們也稱爲派生類和基類，繼承一般我們在子類中添加的是父類沒有的成員。而多態是建立在繼承之上的，它使用了C++編譯器最核心的技術，即動態綁定技術。其核心思想是父類對象調用子類對象的方法。

接下來我們通過一些問題加深這塊的理解：
C++類繼承的三種關係
C++中繼承主要有三種關係：public、protected、private。

public繼承子類也是public，可以替代父類完成父類接口所聲明的行爲；
protected繼承子類也是protected，子類不能自動轉換成爲父類的接口。從語法來說，子類還是可以調用父類的protected成員，也就是只能在內部訪問，不能在外部訪問；
private繼承子類是private，雖然子類還可以調用父類中的public和private成員，但是子類的子類就不可以調用了。

私有繼承和組合有什麼相同點和不同點
相同點：都可以表示“有一個”關係
不用點：私有繼承中派生類能訪問基類的protected成員，並且可以重寫基類的虛函數，甚至當基類是抽象類的情況。組合不具有這些功能。
什麼是多態
多態性的定義：同一操作作用於不同的對象，可以有不同的解釋，產生不同的執行結果。有兩種類型的多態性：
（1）編譯時的多態性。編譯時的多態性是通過重載來實現的。對於非虛的成員來說，系統在編譯的時候，根據傳遞的參數，返回的類型等信息決定實現何種操作。
（2）運行時的多態性。運行時的多態性就是指直到系統運行時，才根據實際情況決定何種操作。C++中，運行時的多態性是通過虛成員實現。
虛函數是怎麼實現的
簡單的來說的話，虛函數是通過虛函數表來實現的。
事實上，如果一個類中含有虛函數，則系統會爲這個類分配一個指針成員指向一張虛函數表，表中每一項指向一個虛函數的地址，實現上就是一個函數指針的數組。
構造函數調用虛函數
在構造函數中，虛擬機制不會發生作用，因爲基類的構造函數在派生類構造函數之前執行，當基類構造函數運行時，派生類數據成員還沒有被初始化。
爲什麼需要多重繼承，優缺點是什麼
實際生活中，一些事物往往會擁有兩個或兩個以上事物的屬性，爲了解決這個問題，C++引入了多重繼承的概念。
優點：對象可以調用多個基類中的接口
缺點：容易出現繼承向上的二義性
多重繼承二義性的消除
（1）加上全局符確定調用那一份的拷貝。
（2）使用虛擬繼承就可以。
多重繼承和虛擬繼承
（1）任何虛擬基類的構造函數按照它們被繼承的順序構造
（2）任何非虛擬基類的構造函數按照它們被構造的順序構造
（3）任何成員對象的構造按照它們聲明的順序調用
（4）類自身的構造函數
繼承和組合的區別？什麼時候用繼承？什麼時候用組合
（1）public繼承是一個is_a的關係，也就是每個派生類對象都是一個基類對象
（2）組合是一個has_a的關係，假設B組合了A，每個B對象中都有一個A對象
（3）繼承一定程度會破壞基類的封裝，依賴關係強，耦合度高
（4）組合是繼承之外另一種複用選擇，它的依賴關係不強，耦合度低。
（5）實際儘量去用組合。它的維護性高，但是要呈現多態的話就必須用繼承。類之間的關係的換一般用組合就好。
（6）私有繼承中派生類能夠訪問基類的protected成員，並且可以重寫基類的虛函數，甚至當基類是抽象類的情況。組合不具有這些功能。
爲什麼要引入抽象基類和純虛函數
（1）爲了方便使用多態特性
（2）在很多情況下，基類本身生成對象時不合情理的。例如：動物可以作爲一個基類派生出老虎、獅子等子類，但動物本身生成對象明顯不合常理。抽象基類不能夠實例化，它定義的純虛函數相當於接口，能把派生類的共同行爲提取出來。
虛函數和純虛函數有什麼區別
（1）類中如果聲明瞭虛函數，這個函數是實現的，哪怕是空實現，它的作用就是爲了能讓這個函數在它的子類裏面可以被覆蓋，這樣編譯器就可以使用後期綁定來達到多態了。純虛函數只是一個接口，是個函數的聲明而已，它要留到子類裏去實現。
（2）虛函數在子類裏面也可以不重寫，但是純虛函數必須在子類中實現，它就是一個接口。
（3）虛函數的類用於“實作繼承”，也就是繼承接口的同時也繼承了父類的實現。當然，大家也可以完成自己的實現。純虛函數的類用於“介面繼承”，即純虛函數關注的是接口的統一性，實現由子類完成。
（4）但純虛函數的類叫做虛基類，這種基類不能直接生成對象，而只有被繼承，並重寫其虛函數後，才能使用。這樣的類也叫做抽象類。
虛函數存在哪？虛表存在哪？
虛函數和普通函數一樣，都是存在代碼段的，只是它的指針存在了虛表中。另外對象存的不是虛表，而是虛表指針。驗證VS下存的也是代碼段的。
inline函數可以是虛函數嗎？
不能，因爲inline函數沒有地址，無法將地址放到虛函數表中。
靜態成員可以是虛函數嗎？
不能，因爲靜態成員函數沒有this指針，使用類型::成員函數的調用方式無法訪問虛函數表，所以靜態成員函數無法放進虛函數表。
構造函數可以是虛函數嗎？
不能，因爲對象的虛函數指針是在構造函數初始化列表階段才初始化的。
析構函數可以是虛函數嗎？
可以，並且最好把析構函數定義成虛函數。原因：將可能會被繼承的父類的析構函數設置爲虛函數，可以保證當我們new一個子類，然後使用基類指針指向該子類對象，釋放基類指針時可以釋放掉子類的空間，防止內存泄漏。
對象訪問普通函數快還是虛函數快
首先如果是普通對象，是一樣快的。如果是指針對象或者是
引用對象，則調用的普通函數快，因爲構成多態，運行時調用虛函數需要到虛函數表中去查找。
虛函數表是什麼階段生成的，一般存在哪
虛函數表是在編譯階段就生成的，一般情況下存在代碼段(常量區)的。
什麼是DLL HELL
DLL HELL 主要是指DLL（動態鏈接庫）版本衝突的問題。一般情況下，DLL新版本會覆蓋舊版本，那麼原來的舊版本的DLL的應用程序就不能繼續正常工作了。
虛函數表
大家都知道，虛函數是通過一張虛函數表來實現的。在這個表中，主要是一個類的虛函數的地址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，其內容真實反映了實際的函數。這樣，在有虛函數的類的實例化中，這個表被分配在了這個實例的內存中，所以當用父類的指針來操作一個子類的時候，這個虛函數表就非常重要了，它就像一個地圖一樣，指明瞭實際所應該調用的函數。
C++的標準規格說明書中說到，編譯器必須保證虛函數表的指針存在於對象實例中最前面的位置（這個是爲了保證正確取到虛函數的偏移量）。這意味着通過實例地址得到這張虛函數表，然後就可以遍歷其中的函數指針，並調用相應的函數。
舉個例子大家就懂了

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
	virtual void fun1() {cout << "Base::fun1" << endl;}
	virtual void fun2() {cout << "Base::fun2" << endl;}
	virtual void fun3() {cout << "Base::fun3" << endl;}
private:
	int num1;
	int num2;
};
typedef void (*fun)(void);

int main()
{
	Base b;
	Fun pFun;
	
	pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0);
	pFun();
	pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1);
	pFun();
	pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2);
	pFun();
}

執行結果是：

Base::fun1
Base::fun2
Base::fun3

一個類中會有多少張虛函數表呢？
對於一個單繼承的類，如果它有虛擬函數，則只有一張虛函數表。對於多重繼承的類，它可能有多張虛函數表。