通过最基础的例子讲解c++多态--没有更简单的了

Posted 2021-06-26 Hensenberg_Posion

文章目录

• • 多态
  • • 1.多态的基本概念
    • 2.多态的原理分析
    • 3.多态案例，计算器设计
    • 4.纯虚函数和抽象类
    • 5.多态案例设计2，制作各种饮品
    • 6.虚析构和纯虚析构
    • 7.多态案例设计三：电脑的组装

多态

1.多态的基本概念

函数重载和运算符重载属于静态多态，可以这样理解，一种形式有多种意义。

动态多态是派生类和虚函数实现运行时多态

#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;

class animal
{
public:
	virtual void speak()
	{
		cout << "animal is speaking" << endl;
	}
};

class cat :public animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "cat is speaking " << endl;   //子类重写父类中的虚函数，虚函数就是在函数返回值前加virtual
	}
};
void dospeak(animal& animal)
{
	animal.speak();
}
int main()
{
	cat c;
	dospeak(c);  //编译阶段就已经确定了speak函数的执行地址，所以只会调用animal 里面的speak 函数
	            //要改变的话需要在父类的speak函数前加个virtual 实现动态多态，在运行时确定地址。
}

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

2.多态的原理分析

virtual void speak() ，它的大小是一个指针的大小，指向的是一个虚函数表，里面有函数。

子类继承时，也会有一个虚函数表，当虚函数重写时，会替换掉里面原先和父类一样的函数，

在调用函数时，所以是一个动态的过程。

3.多态案例，计算器设计

分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

多态的优点：

• 代码组织结构清晰
• 可读性强
• 利于前期和后期的扩展以及维护

#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;

class Abstractcalculator
{
public:
	virtual int getResault()  //虚基类，在子类中重写
	{
		return 0;
	}
	int m_M, m_N;
};

class Addcalculator :public Abstractcalculator
{
	int getResault()
	{
		return m_M + m_N;
	}
};

class Subcalculator :public Abstractcalculator
{
public:
	int getResault()
	{
		return m_M - m_N;
	}
};

int main()
{
	Abstractcalculator* C = new Subcalculator;  //多态使用条件，父类指针或者引用指向子类对象
	C->m_M = 10;
	C->m_N = 2;
	cout << C->getResault() << endl;
	delete C;    //使用完要记得释放
	return 0;
}

4.纯虚函数和抽象类

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

class Base
{
public:
	//纯虚函数
	//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
	//抽象类无法实例化对象
	//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	virtual void func() = 0;
};

class Son :public Base
{
public:
	virtual void func() 
	{
		cout << "func调用" << endl;
	};
};

void test01()
{
	Base * base = NULL;
	//base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
	base = new Son;
	base->func();
	delete base;//记得销毁
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

5.多态案例设计2，制作各种饮品

#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;

class AbsDringMaking     //抽象类的实现
{
public:
	virtual void Boil() = 0;
	virtual void Bubble() = 0;
	virtual void Pour() = 0;
	virtual void AddCup() = 0;

	void Make()
	{
		Boil();
		Bubble();
		Pour();
		AddCup();
	}
};

class MakeCoffee :public AbsDringMaking
{
public:
	void Boil()    //子类重写父类函数
	{
		cout << "Boil Water" << endl;
	}
	void Bubble()
	{
		cout << "Bubble coffee" << endl;
	}
	void Pour()
	{
		cout << "pour in the cup" << endl;
	}
	void AddCup()
	{
		cout << "add milk and candy in the cup" << endl;
	}
};

int main()
{
	AbsDringMaking* First = new MakeCoffee;
	First->Make();
	delete First;
	return 0;
}

6.虚析构和纯虚析构

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

因为父类指针指向子类对象。父类指针在析构的时候，不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现了内存泄漏。

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 ，子类如果在堆区创建了数据，需要我们手动释放，但是父类指针是指向父类对象的，只会调用父类的析构函数
• 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(){}

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

7.多态案例设计三：电脑的组装

#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;

class CPU
{
public:
	virtual void calculator() = 0;
};

class VidoCard
{
public:
	virtual void Digita() = 0;
};

class StoreCard
{
public:
	virtual void Stored() = 0;
};

class IntelCPU :public CPU
{
public:
	void calculator()
	{
		cout << "this is the Intel CPU is Working" << endl;
	}
};
class LenovoVidoCard:public VidoCard
{
public:
	void Digita()
	{
		cout << "this is the LenovoVidoCard is digitalize" << endl;
	}
};
class LenovoStoreCard :public StoreCard
{
public:
	void Stored()
	{
		cout << "this is the StoreCard store Datas" << endl;
	}
};
class Computer
{
public:
	Computer(CPU*cpu,VidoCard*vc,StoreCard*sc)
	{
		m_cpu = cpu;
		m_vc = vc;
		m_sc = sc;
	}
	CPU* m_cpu;
	VidoCard* m_vc;
	StoreCard* m_sc;
	void work()
	{
		m_cpu->calculator();
		m_sc->Stored();
		m_vc->Digita();
	}
	~Computer()
	{
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
			cout << "free cpu" << endl;
		}
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
			cout << "free vidocard" << endl;
		}
		if (m_sc != NULL)
		{
			delete m_sc;
			m_sc = NULL;
			cout << "free storecard" << endl;
		}
	}
};

int main()
{
	CPU* cpu1 = new IntelCPU;
	VidoCard* vc1 = new LenovoVidoCard;
	StoreCard* sc1 = new LenovoStoreCard;
	Computer *computer1= new Computer(cpu1, vc1, sc1);
	computer1->work();
	delete computer1;
}