C++ 多态和虚函数

Posted 2021-04-23 C和C加加

来源：http://i0k.cn/4WRAn

1.虚函数实现多态

#include <iostream>using namespace std; //基类Peopleclass People{public: virtual void display(); //声明为虚函数};void People::display(){ cout<<"无业游民。"<<endl;} //派生类Teacherclass Teacher: public People{public: virtual void display(); //声明为虚函数};void Teacher::display(){ cout<<"是一名教师"<<endl;} int main(){ People *p = new People(); p -> display();  p = new Teacher(); p -> display();  return 0;}

结果：

无业游民。
是一名教师

有了虚函数，基类指针指向基类对象时就使用基类的成员（包括成员函数和成员变量），指向派生类对象时就使用派生类的成员。换句话说，基类指针可以按照基类的方式来做事，也可以按照派生类的方式来做事，它有多种形态，或者说有多种表现方式，我们将这种现象称为多态（Polymorphism）。

上面的代码中，同样是p->display();这条语句，当 p 指向不同的对象时，它执行的操作是不一样的。同一条语句可以执行不同的操作，看起来有不同表现方式，这就是多态。

多态是面向对象编程的主要特征之一，C++中虚函数的唯一用处就是构成多态。

int main(){ People p(); Teacher t();  People &rp = p; People &rt = t;  rp.display(); rt.display();  return 0;}

引用同样可以多态

2.注意事项

1) 只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字，函数定义处可以加也可以不加。

2) 为了方便，你可以只将基类中的函数声明为虚函数，这样所有派生类中具有遮蔽关系的同名函数都将自动成为虚函数。

3) 当在基类中定义了虚函数时，如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数，那么将使用基类的虚函数。

4) 只有派生类的虚函数覆盖基类的虚函数（函数原型相同）才能构成多态（通过基类指针访问派生类函数）。例如基类虚函数的原型为virtual void func();，派生类虚函数的原型为virtual void func(int);，那么当基类指针 p 指向派生类对象时，语句p -> func(100);将会出错，而语句p -> func();将调用基类的函数。

5) 构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数，它仅仅是在派生类构造函数中被调用，这种机制不同于继承。也就是说，派生类不继承基类的构造函数，将构造函数声明为虚函数没有什么意义。

6) 析构函数可以声明为虚函数，而且有时候必须要声明为虚函数，

3.纯虚函数

在C++中，可以将虚函数声明为纯虚函数，语法格式为：

virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = 0;

纯虚函数没有函数体，只有函数声明，在虚函数声明的结尾加上=0，表明此函数为纯虚函数。

最后的 =0并不表示函数返回值为0，它只起形式上的作用，告诉编译系统“这是纯虚函数”。

包含纯虚函数的类称为抽象类（Abstract Class）。之所以说它抽象，是因为它无法实例化，也就是无法创建对象。原因很明显，纯虚函数没有函数体，不是完整的函数，无法调用，也无法为其分配内存空间。

抽象类通常是作为基类，让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现纯虚函数才能被实例化。

Line 是一个抽象类，也是最顶层的基类，在 Line 类中定义了两个纯虚函数 area() 和 volume()。

//线class Line{public: Line(float len); virtual float area() = 0; virtual float volume() = 0;protected: float m_len;};Line::Line(float len): m_len(len){ }

在 Rec 类中，实现了 area() 函数；所谓实现，就是定义了纯虚函数的函数体。但这时 Rec 仍不能被实例化，因为它没有实现继承来的 volume() 函数，volume() 仍然是纯虚函数，所以 Rec 也仍然是抽象类。 

//矩形class Rec: public Line{public: Rec(float len, float width); float area();protected: float m_width;};Rec::Rec(float len, float width): Line(len), m_width(width){ }float Rec::area(){ return m_len * m_width; }

直到 Cuboid 类，才实现了 volume() 函数，才是一个完整的类，才可以被实例化。 

//长方体class Cuboid: public Rec{public: Cuboid(float len, float width, float height); float area(); float volume();protected: float m_height;};Cuboid::Cuboid(float len, float width, float height): Rec(len, width), m_height(height){ }float Cuboid::area(){ return 2 * ( m_len*m_width + m_len*m_height + m_width*m_height); }float Cuboid::volume(){ return m_len * m_width * m_height; }

它们的继承关系为：Line --> Rec --> Cuboid

可以发现，Line 类表示“线”，没有面积和体积，但它仍然定义了 area() 和 volume() 两个纯虚函数。这样的用意很明显：Line 类不需要被实例化，但是它为派生类提供了“约束条件”，派生类必须要实现这两个函数，完成计算面积和体积的功能。

4.结尾

在实际开发中，你可以定义一个抽象基类，只完成部分功能，未完成的功能交给派生类去实现（谁派生谁实现）。这部分未完成的功能，往往是基类不需要的，或者在基类中无法实现的。虽然抽象基类没有完成，但是却强制要求派生类完成，这就是抽象基类的“霸王条款”。

简单分享快乐学习，如有错误请多包涵！

PS：如果没有你的关注，那我所做的将毫无意义！欢迎分享，点赞，在看。