C++ 虚拟函数深入剖析：类型擦除与多态实现

c++++虚函数实现多态，通过类型擦除将对象类型信息分离，使编译器仅识别公共接口。虚指针表存储虚函数地址，当基类指针指向派生类对象时，指向派生类虚指针表的派生类指针将替代基类指针指向的虚指针表，从而实现多态。

C++ 虚拟函数深入剖析：类型擦除与多态实现

在面向对象编程（OOP）中，多态是至关重要的一个思想，它允许我们使用一组公共接口来操作不同类的对象。C++ 语言通过虚函数实现了多态，它将类型信息从对象中分离，使我们能够以通用的方式处理不同的对象类型。

类型擦除

当编译器遇到一个虚函数时，它会对其进行类型擦除，这意味着它会删除对象的类型信息。因此，当一个基类指针指向一个派生类对象时，编译器不再知道该对象的确切类型。相反，它只知道对象的公共接口，即基类接口。

多态实现

C++ 的虚函数是通过一种称为虚指针的方法表实现的。每个类都有一个虚指针表（VTABLE），其中列出了该类所有虚函数的地址。当一个基类指针指向一个派生类对象时，编译器将使用指向派生类 VTABLE 的派生类指针来替换基类指针指向的原始虚指针表。

实战案例

下面是一个 C++ 虚拟函数的示例，它展示了类型擦除和多态在实践中的应用：

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a rectangle" << std::endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a circle" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shapes[] = {new Rectangle(), new Circle()}; // 类型擦除: 数组中包含不同类型的 Shape 对象

    for (Shape* shape : shapes) {
        shape->draw(); // 多态: 无论对象的实际类型如何，都会调用正确的 draw() 方法
    }

    return 0;
}

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在此示例中，我们定义了一个 Shape 基类和两个派生类 Rectangle 和 Circle。Shape 基类包含一个纯虚函数 draw()，而派生类实现了该函数。在 main() 函数中，我们创建一个 Shape 指针数组，指向 Rectangle 和 Circle 对象。由于 draw() 函数是虚函数，因此当我们通过基类指针调用 draw() 时，它将调用派生类的 draw() 方法，从而实现了多态。

通过了解虚拟函数的类型擦除和多态实现原理，我们可以更深入地理解 OOP 的核心机制。这使我们能够设计灵活且可扩展的程序，可以处理各种不同的对象类型。

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