c++ - 多态


一、多态的概念

1、概念:
多态就是具有多种形态,可以理解为同一个行为不同对象去完成表现出不同的状态,如:
在这里插入图片描述

二、多态使用

1、构成多态的条件
(1)派生类要对基类虚函数进行重写。
(2)通过基类指针或引用调用虚函数。

2、虚函数
关键字:virtual,加在函数声明前面,并且该函数是非静态成员函数。
如:
在这里插入图片描述
3、函数重写
(1)条件:
派生类重写的函数返回值、函数名称、函数参数与基类相同。

(2)使用

class Person {
public:
//虚函数
	virtual void test01()
	{
		//...
	}
};
class Student : public Person {
public:
	//重写 virtual关键字在派生类中写不写都可
	virtual void test01()
	{
		//...
	}
};

(3)例外
协变:
派生类重写基类虚函数时,与基类虚函数返回值类型不同。即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。

class Person {
public:
	virtual  Person& test01()
	{
		//...
	}
};
class Student : public Person {
public:
	//重写 返回值是继承关系
	virtual  Student& test01()
	{
		//...
	}
};

析构函数:
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。

如果出现以下情况就会出现子类没有析构

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

void test()
{
	//情况
	//不重写析构函数时
	Person* p = new Student;
	delete p;
}

在这里插入图片描述
如果重写之后调用调用子类的析构,子类的析构再去调用父类析构就不会出现以上情况了。

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

void test()
{
	Person* p = new Student;
	delete p;
}

在这里插入图片描述

(3)重载、重定义(隐藏)、重写的区别
重载:同一作用域下,函数名相同,参数(类型、个数、顺序)不同。
重定义:作用域不同(派生类域、基类域),函数名相同。
重写:作用域不同(派生类域、基类域),必需是虚函数,函数名相同、返回类型相同、参数相同。
(4)使用多态

class Person {
public:
	//虚函数
	virtual void test01() {
		cout << "Person" << endl;
	}
protected:
	int _a;
};

class Student : public Person {
public:
	virtual void test01() {
		cout << "Student" << endl;
	}
protected:
	int _b;
};

void Print(Person* pp)
{
	pp->test01();
}

void test()
{
	Person p;
	Student s;
	//基类对象,传给基类指针pp,pp还是基类 ->不构成多态,依然使用基类的函数
	Print(&p);

	//派生类对象,传给基类指针pp,pp指向的是派生类-> 构成多态,使用的是派生类重写的函数
	Print(&s);
}

4、抽象类
(1)纯虚函数
在虚函数声明后面加上 =0 就是纯虚函数了。

virtual void test01() = 0;

(2)
拥有纯虚函数的类叫做抽象类,抽象类不能被实例化,当派生类继承抽象类后,必须重写抽象类中的纯虚函数,不然该派生类依旧还是抽象类,不能被实例化。

//抽像类
class Person {
public:
	//纯虚函数
	virtual void test01() = 0;
};
class Student : public Person {
public:
	//重写纯虚函数
	virtual void test01()
	{
		cout << "virtual void test01()" << endl;
	}
};

三、多态的原理

1、虚函数表
一个类中存在虚函数是会生成一个指针,该指针指向的内容就是虚函数表。
在x86环境下:

//抽像类
class Person {
public:
	//虚函数
	virtual void test01() {};
protected:
	int _a;
};

void test()
{
	Person p;
	cout << sizeof(Person) << endl;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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当派生类继承基类时也会产生一个虚函数指针,该指针指向的内容一部分是从父类继承下来的,一部分是重写的。
在这里插入图片描述
test01()使用了派生类的,test02()没有重写,还是使用基类的。

2、多态原理
在这里插入图片描述

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(运行时确定)。

3、动态绑定和静态绑定

  1. 静态绑定又称为前期绑定(早绑定),在程序编译期间确定了程序的行为,也称为静态多态,
    比如:函数重载
  2. 动态绑定又称后期绑定(晚绑定),是在程序运行期间,根据具体拿到的类型确定程序的具体
    行为,调用具体的函数,也称为动态多态。

4、多继承与多态

class Person1{
public:
	//虚函数
	virtual void test01() {};

protected:
	int _a;
};

class Person2 {
public:
	//虚函数
	virtual void test02() {};

protected:
	int _b;
};

class Student : public Person1, public Person2 {
public:
	//重写Person1
	void test01()
	{}
	//重写Person2
	void test02() 
	{}
	void test03()
	{}
protected:
	int _b;
};

void test()
{
	Student s;
}

多继承时每个基类会生成相应的虚函数指针。
在这里插入图片描述

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