C++多态

Posted 2022-08-30 cuckoo-

多态

概念：不同的对象去完成时会产生处不同的状态

定义与实现：

 

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; 

 

    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（父类中必须是虚函数，派生类可以不是）

        注意：

            父类中的virtual去掉，则构成    隐藏/重定义

            派生类中的virtual去掉，则构成    覆盖/重写

 

    虚函数重写的两个例外：

        1. 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)

class A; 
class B : public A ;
class Person  
public:    
    virtual A* f() 
        return new A;
     
;
 
class Student : public Person  
public:    
    virtual B* f() 
        return new B;
     
;

 

        2. 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同)

class Person  
public:    
    virtual ~Person() 
        cout << "~Person()" << endl;
     
;
 
class Student : public Person 
public：
    virtual ~Student()  
        cout << "~Student()" << endl; 
     
;
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数，下面的delete对象调用析构函数，
//才能构成 多态，才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。 
 
int main()     
    Person* p1 = new Person;    
    Person* p2 = new Student;
    delete p1;    
    delete p2;
    
    return 0; 

 

C++11中的override 和final

    C++11提供了override和?nal两个关键字，可以帮助用户检测是否重写

    1.final：修饰虚函数，表示该虚函数不能在被继承

    2.ocerride：检查派生类虚函数是否

 

重载，覆盖（重写），隐藏（重定义）的对比

    重载：两个函数在同一作用域；函数名相同，参数不同

    重写（覆盖）：两个函数分别在基类和派生类的作用域；函数名/参数/返回值都必须相同（协变例外）；两个函数必须都是虚函数

    重定义（隐藏）：两个函数分别在基类和派生类的作用域；函数名相同；两个基类和派生类的同名函数不构成重写就是重定义

 

抽象类：

    纯虚函数：在虚函数的后面写上=0，则这个函数为纯虚函数。

    抽象类概念：包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫做接口类），抽象类不能实例化出对象

    

    当派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写虚函数，派生类才能实例化处对象，纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出来接口继承。

 

接口继承和实现继承

    普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实现。

    虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是基类虚函数的接口，目的是为了重写，达成多态，继承的是接口。所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。

 

多态的原理：

    虚函数表：一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针，因为虚函数的地址要被放到虚函数表中， 虚函数表也简称虚表

class Base  
public:    
    virtual void Func1()            
        cout << "Base::Func1()" << endl;    
    
    virtual void Func2()            
        cout << "Base::Func2()" << endl;    
    
    void Func3()            
        cout << "Base::Func3()" << endl;    
    
private:    
    int _b = 1; 
;
class Derive : public Base  
public:    
    virtual void Func1()            
        cout << "Derive::Func1()" << endl;    
     
private:    
    int _d = 2; 
;
int main()     
    Base b;    
    Derive d;
    
    return 0; 

 

 

    关于虚表的知识点：

1. 派生类对象d中也有一个虚表指针，d对象由两部分构成，一部分是父类继承下来的成员，虚表指针也就是存在这一部分的，另一部分是自己的成员
2. 基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的，这里我们发现Func1完成了重写，所以d的虚表中存的是重写的Derive::Func1，所以虚函数的重写也叫作覆盖，覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。
3. 另外Func2继承下来后是虚函数，所以放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函数，所以不会放进虚函数表
4. 虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，这个数组最后面放了一个nullptr。

    总结一下派生类的虚表生成：

        a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 

        b.如果派生类重写了基类中某个虚函数，用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数 

        c.派生类自己新增加的虚函数按其在派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。

 

静态绑定与动态绑定：

    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。