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多态
多态是C++面向对象三大特性之一
概述： C++ 多态它允许使用基类的指针或引用来调用派生类的成员函数，实现动态绑定和运行时多态性。多态性可以通过虚函数和抽象类来实现。
多态分为两类
静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名
动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态区别：
静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
实例1
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
// 动物类
class Animal
{
public:
virtual void speak() // 虚函数
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
// 猫类继承动物类
class Cat : public Animal
{
public:
void speak() // 子类重写父类虚函数
{
cout << "猫在说话" << endl;
}
};
// 多态条件
// 1. 有继承关系
// 2. 子类重写父类中的虚函数 ---- 重写函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
// 多态的使用
// 1. 父类指针或者引用指向子类对象
void doSpeak(Animal& animal)
{
animal.speak();
}
void test()
{
Cat cat;
doSpeak(cat); // 传入子类对象
cout << "Animal =" << sizeof(Animal);
}
int main()
{
test();
return 0;
}结果
猫在说话
Animal =4多态原理
当实现多态时 计算 Animal 类 可知 Animal = 4
其实Animal 类部结构为一个虚函数指针 vfptr 指向 虚函数表 vftable 表内记录虚函数的地址 &Animal :: speak
子类继承父类 也会继承父类的虚函数表
当子类重写了父类的虚函数
子类中的虚函数表 内部 会替换成 子类的虚函数地址
而父类的虚函数表还存在 子类只是替换子类的虚函数表
当子类的指针或引用指向对象时候，发生多态
Animal & animal = cat
animal.speak();
总结：
多态满足条件
有继承关系
子类重写父类中的虚函数
多态使用条件
父类指针或引用指向子类对象
重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
原因是因为父类的虚函数指针指向虚函数列表 子类继承时也继承了虚函数指针 当重写虚函数时会覆盖子类的继承函数，所以通过父类指针调用子类对象会执行子类函数。
多态实现计数器
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int m_num1;
int m_num2;
};
// 加法类
class addCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_num1 + m_num2;
}
};
// 减法类
class subCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_num1 - m_num2;
}
};
// 乘法类
class mulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_num1 * m_num2;
}
};
void test01()
{
// 多态的指针或引用指向子类对象
// 加法运算
AbstractCalculator* abc = new addCalculator; // 开辟在堆区 用完要销毁
abc->m_num1 = 120;
abc->m_num2 = 120;
cout << abc->m_num1 << " + " << abc->m_num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
// 释放
delete abc;
// 减法计算
abc = new subCalculator; // abc 指针本身是父类指针 刚刚释放的是堆区的数据 指针的类型没变
abc->m_num1 = 100;
abc->m_num2 = 100;
cout << abc->m_num1 << " - " << abc->m_num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
// 乘法计算
abc = new mulCalculator; // abc 指针本身是父类指针 刚刚释放的是堆区的数据 指针的类型没变
abc->m_num1 = 100;
abc->m_num2 = 100;
cout << abc->m_num1 << " * " << abc->m_num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main()
{
test01();
return 0;
}纯虚函数和抽象类
概述：在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容
因此可以将虚函数改为纯虚函数
纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0 ;
当类中有了纯虚函数，这个类也称为==抽象类
抽象类特点：
无法实例化对象
子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
实例：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
// 纯虚函数
// 只要这个类有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
// 抽象类特点
// 1. 无法实例化对象
// 2. 抽象类的子类，必须要重写父类的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0; // 在虚函数基础上写 = 0 变为纯虚函数
};
class Son :public Base
{
public:
virtual void func()
{
cout << "func函数的调用" << endl;
};
};
void test01()
{
// 父类的指针指向子类的对象
Base* base = new Son;
// 通过父类的指针使用子类的函数
base->func();
}
int main()
{
test01();
return 0;
}实例2 制作饮品
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
class AbstractDrinking
{
public:
// 煮水
virtual void Boil() = 0;
// 冲泡
virtual void Brew() = 0;
// 倒入杯中
virtual void PutInCup() = 0;
// 辅料
virtual void PutSomething() = 0;
// 制作饮品
void makeDrink()
{
Boil();
Brew();
PutInCup();
PutSomething();
}
};
// 制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
public:
// 煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮矿泉水" << endl;
}
// 冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡咖啡" << endl;
}
// 倒入杯中
virtual void PutInCup()
{
cout << "倒入杯中" << endl;
}
// 辅料
virtual void PutSomething()
{
cout << "加入糖和牛奶" << endl;
}
};
// 制作茶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public:
// 煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮开水" << endl;
}
// 冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "泡龙井茶" << endl;
}
// 倒入杯中
virtual void PutInCup()
{
cout << "倒入杯中" << endl;
}
// 辅料
virtual void PutSomething()
{
cout << "加红糖" << endl;
}
};
// 父类的指针指向子类的对象
void doWork(AbstractDrinking* abs)
{
abs->makeDrink();
delete abs;
}
void test01()
{
// 制作咖啡
doWork(new Coffee);
doWork(new Tea);
}
int main()
{
test01();
return 0;
}虚析构纯虚析构
概述：多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码
解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构
虚析构和纯虚析构共性：
可以解决父类指针释放子类对象
都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别：
如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象
虚析构语法：
virtual ~类名(){}
纯虚析构语法：
virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal()
{
cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal
{
public:
Cat(string name)
{
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
virtual void Speak()
{
cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
}
~Cat()
{
cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
if (this->m_Name != NULL)
{
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
delete animal;
}
int main()
{
test01();
return 0;
}总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
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