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c++|多态

🕗 发布于 2024-05-25 14:54 c++  

c++|多态

1 多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

2 多态的定义及其实现

```cpp
class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
/*注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，虽然也可以构成重写(因
为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范，不建议
这样使用*/
/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{

Person ps;
Student st;
Func(ps);
Func(st);
return 0;
}

2.1 满足多态的条件

那么在继承中要构成多态还有两个条件：

  1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
  2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

2.2 虚函数

即被virtural修饰的类成员函数

2.3 虚函数的重写

虚函数的重写(覆盖)：派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的
返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)，称子类的虚函数重写了基类的虚函数。
有两个例外：

  1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
    基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时，称为协变。（了解）

  2. 如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，
    都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同，
    看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor

协变

class Person {
public:
virtual A* f() { 
cout << "Person: " << endl;
return new A; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual B* f() { 
cout << "Student:" << endl;;
return new B; }
};
void Func(Person& p) 
{
p.f();
}
int main()
{
Person p;
Student s;
Func(p);
Func(s);


return 0;
}

2.4 析构函数适合加virtural吗

class Person {
public:
~Person() 
{
cout << "~Person" << endl;
}
};

class Student : public Person {
int* ptr = new int[10];
public:
~Student() 
{
delete ptr;
cout << "~Student" << endl;
}
};

int main()
{
Person * p1 = new Person();
Person* p2 = new Student();
// 都调用 Person
delete p1;
delete p2;
return 0;
}

所以我们建议加上 vitural

2.4 C++11 override 和 final

final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

class Car
{
public:
 virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
 virtual void Drive() {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};
  1. override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错。
class Car{
public:
 virtual void Drive(){}
};
class Benz :public Car {
public:
 virtual void Drive() override {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

2.5 三个概念的对比

在这里插入图片描述

3 多态的原理

class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
int _i = 1;
};
class Student : public Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
int _j = 2;
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{
Person Mike;
Func(Mike);
Student Johnson;
Func(Johnson);
return 0;
}

每个有虚函数的对象，都有个一个虚函数表指针,每个虚函数都进入了虚函数表中。
在这里插入图片描述

  1. 观察下图的红色箭头我们看到，p是指向mike对象时，p->BuyTicket在mike的虚表中找到虚
    函数是Person::BuyTicket。
  2. 观察下图的蓝色箭头我们看到，p是指向johnson对象时，p->BuyTicket在johson的虚表中
    找到虚函数是Student::BuyTicket。
  3. 这样就实现出了不同对象去完成同一行为时，展现出不同的形态

满足多态以后的函数调用，不是在编译时确定的，是运行起来以后到对象的中取找的。不满足多态的函数调用时编译时确认好的。

验证每个虚函数都进入了函数指针表中

class Base {
public:
virtual void func1() { cout << "Base::func1" << endl; }
virtual void func2() { cout << "Base::func2" << endl; }
private:
int a;
};
class Derive :public Base {
public:
virtual void func1() { cout << "Derive::func1" << endl; }
virtual void func3() { cout << "Derive::func3" << endl; }
virtual void func4() { cout << "Derive::func4" << endl; }
private:
int b;
};
typedef void  (*VFPTR) () ;
VFPTR p2[10];
void PrintVFT(VFPTR* arr) 
{
for (int i = 0; i < 4; i++) 
{
printf("%p\n", arr[i]);
VFPTR pf = arr[i];
(*pf)();
}

}

int main()
{
Derive d;
VFPTR* ptr = (VFPTR*)(*(int*)(&d));
PrintVFT(ptr);
return 0;
}

4 抽象类

4.1 概念

有纯虚函数的类称为抽象类，抽象类不能实例化。
派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生类才能实例化出对象。

4.2 纯虚函数

在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。

class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
 virtual void Drive()
 {
 cout << "Benz-舒适" << endl;
 }
};
class BMW :public Car
{
public:
 virtual void Drive()
 {
 cout << "BMW-操控" << endl;
 }
};
void Test()
{
Car* pBenz = new Benz;
 pBenz->Drive();
 Car* pBMW = new BMW;
 pBMW->Drive();
}

原文地址：https://blog.csdn.net/2301_76180799/article/details/139099960

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