C++ 多態性深度解析：虛函數、繼承與動態綁定機制

什麼是多態？

多態是面向對象編程的核心，簡述為「一個接口，多種實現」。程序運行時才決定調用哪個函數，實現晚綁定。與之對應的是靜態綁定（編譯期確定地址）。

虛函數與動態綁定

• 基類用 virtual 聲明虛函數，派生類覆蓋它實現多態行為。
• 編譯器為每個含虛函數的類生成虛函數表，對象內部存儲 vptr 指向該表。
• 通過基類指針/引用調用虛函數時，運行期根據對象實際類型查表分發，實現動態綁定。

覆蓋 vs 重載 vs 隱藏

純虛函數與抽象類

class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0; // 純虛函數
};
// Animal 成為抽象類，不可實例化，派生類必須實現 speak()

用途：定義接口規範，禁止實例化不完整對象（如「動物」本身不具體）。

經典面試陷阱

class Base { virtual void f(float); void g(float); void h(float); };
class Derived : public Base {
    virtual void f(float); // 覆蓋
    void g(int);           // 隱藏 Base::g(float)
    void h(float);         // 隱藏 Base::h(float) 而非覆蓋
};
Base* pb = new Derived;
Derived* pd = new Derived;
pb->f(3.14); // Derived::f(float)  ✅ 多態
pb->g(3.14); // Base::g(float)     ❌ 隱藏，靜態綁定
pd->g(3.14); // Derived::g(int)    隱藏導致參數截斷

規則：派生類同名函數若參數不同，無論 virtual 都會隱藏基類同名函數；參數相同但基類無 virtual 也會隱藏。

最佳實踐

• 基類析構函數聲明為 virtual，確保派生類資源正確釋放。
• 僅在需要多態時使用 virtual，避免濫用增加開銷。
• 使用 override (C++11) 明確標註覆蓋意圖，編譯器可捕獲簽名不匹配錯誤。