• 你还不进来看看C++类与对象【7】 —— 动态多态底层原理剖析&&（纯）虚析构解决父类指针不能释放子类属性问题嘛

    目录

    👀多态的基本概念

    🎉多态是C++面向对象三大特性之一

    🎉静态多态和动态多态区别：

    🎉下面通过案例进行讲解多态：

    🎉总结：

    👀✨动态多态底层讲解

    开发者工具验证： 

    👀多态案例一-计算器类

    🎉案例描述：

    🎉多态的优点：

    🥶普通写法：

    🎉多态实现：

    🎉多态好处：

     🎉总结：

    👀多态案例二-制作饮品

    🎉案例描述：

    🎉示例：

    👀✨虚析构和纯虚析构

    🎉纯虚析构必须实现的原因 

    🎉虚析构和纯虚析构共性：

    🎉示例：

    🎉（纯）虚析构必须使用的情况总结：

    👀多态案例三-电脑组装

    🎉案例描述：

    ​编辑 🎉示例：

    👀多态的基本概念

    🎉多态是C++面向对象三大特性之一

    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（调用对象不同，可以以多种形态调用公共的接口） - 运行阶段确定函数地址

    🎉下面通过案例进行讲解多态：

    1. //多态
    2. class Animal
    3. {
    4. public:
    5. 	//Speak函数就是虚函数
    6. 	//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
    7. 	virtual void speak()
    8. 	{
    9. 		cout << "动物在说话" << endl;
    10. 	}
    11. };
    12.  
    13. class Cat :public Animal
    14. {
    15. public:
    16. 	//重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同
    17. 	void speak()
    18. 	{
    19. 		cout << "小猫在说话" << endl;
    20. 	}
    21. };
    22.  
    23. class Dog :public Animal
    24. {
    25. public:
    26. 	void speak()
    27. 	{
    28. 		cout << "小狗在说话" << endl;
    29. 	}
    30. };
    31. //我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
    32. //如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
    33. //如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
    34.  
    35. //执行说话的函数
    36. //地址早绑定 在编译阶段确定函数地址
    37. //如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定
    38.  
    39. //动态多态满足条件： 
    40. //1、有继承关系
    41. //2、子类重写父类中的虚函数
    42.  
    43. //动态多态使用：
    44. //父类指针或引用  指向子类对象
    45. void DoSpeak(Animal& animal)		//Animal & animal = cat;
    46. {
    47. 	animal.speak();
    48. }
    49.  
    50. void test01()
    51. {
    52. 	Cat cat;
    53. 	DoSpeak(cat);
    54.  
    55. 	Dog dog;
    56. 	DoSpeak(dog);
    57. }
    58.  
    59.  
    60. int main() {
    61. 	test01();
    62.  
    63. 	system("pause");
    64. 	return 0;
    65. }

    🎉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

    👀✨动态多态底层讲解

                                                                   动态多态底层剖析                                  — By CSDN 码雨

    开发者工具验证： 

    👀多态案例一-计算器类

    🎉案例描述：

    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

    🥶普通写法：

    1. //普通写法
    2. #include
    3.  
    4. class Calculator
    5. {
    6. public:
    7. 	int getResult(string oper)
    8. 	{
    9. 		if (oper == "+") {
    10. 			return m_Num1 + m_Num2;
    11. 		}
    12. 		else if (oper == "-") {
    13. 			return m_Num1 - m_Num2;
    14. 		}
    15. 		else if (oper == "*") {
    16. 			return m_Num1 * m_Num2;
    17. 		}
    18. 		//如果要提供新的运算，需要修改源码
    19. 		//若真是在开发中 提倡 开闭原则
    20. 		//开闭原则：对扩展进行开发，对修改进行关闭
    21. 	}
    22. public:
    23. 	int m_Num1;	//操作数1
    24. 	int m_Num2;	//操作数2
    25. };
    26.  
    27. void test01()
    28. {
    29. 	//创建计算器对象
    30. 	Calculator c;
    31. 	c.m_Num1 = 10;
    32. 	c.m_Num2 = 10;
    33.  
    34. 	cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;
    35. 	cout << c.m_Num1 << "-" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("-") << endl;
    36. 	cout << c.m_Num1 << "*" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("*") << endl;
    37.  
    38. }
    39.  
    40. int main()
    41. {
    42. 	test01();
    43.  
    44. 	system("pause");
    45. 	return 0;
    46. }

    🎉多态实现：

    1.  
    2.  
    3. //实现计算器抽象类
    4. class AbstractCalculator
    5. {
    6. public:
    7. 	virtual int getResult()
    8. 	{
    9. 		return 0;
    10. 	}
    11.  
    12. 	int m_Num1;
    13. 	int m_Num2;
    14. };
    15.  
    16. //加法计算器类
    17. class AddCalculator :public AbstractCalculator
    18. {
    19. public:
    20. 	int getResult()
    21. 	{
    22. 		return m_Num1+m_Num2;
    23. 	}
    24. };
    25.  
    26.  
    27. //减法计算器类
    28. class SubCalculator :public AbstractCalculator
    29. {
    30. public:
    31. 	int getResult()
    32. 	{
    33. 		return m_Num1 - m_Num2;
    34. 	}
    35. };
    36.  
    37.  
    38. //乘法计算器类
    39. class MulCalculator :public AbstractCalculator
    40. {
    41. public:
    42. 	int getResult()
    43. 	{
    44. 		return m_Num1 * m_Num2;
    45. 	}
    46. };
    47.  
    48. void test02() {
    49. 	//多态使用条件
    50. 	//父类指针或者引用指向子类对象
    51.  
    52. 	//加法运算
    53. 	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
    54. 	abc->m_Num1 = 10;
    55. 	abc->m_Num2 = 20;
    56.  
    57. 	cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
    58. 	//用完后记得销毁
    59. 	delete abc;	//(把堆区数据给释放掉了)
    60.  
    61. 	//减法运算
    62. 	 abc = new SubCalculator;//指针的类型没有变，还是父类的指针，这里相当于父类的指针指向子类的对象。
    63. 	abc->m_Num1 = 30;
    64. 	abc->m_Num2 = 10;
    65.  
    66. 	cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
    67. 	//用完后记得销毁
    68. 	delete abc;
    69.  
    70. 	//乘法运算
    71. 	 abc = new MulCalculator;
    72. 	abc->m_Num1 = 10;
    73. 	abc->m_Num2 = 20;
    74.  
    75. 	cout << abc->m_Num1 << "*" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
    76. 	//用完后记得销毁
    77. 	delete abc;
    78. }
    79.  
    80. int main()
    81. {
    82. 	test02();
    83.  
    84. 	system("pause");
    85. 	return 0;
    86. }

    从上面看使用多态代码量变大了， 那么为什么还提倡这么写呢？

    🎉多态好处：

    1.         组织结构清晰
    2.         可读性强
    3.         对于前期和后期扩展以及维护性高

     🎉总结：

    C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多。

    👀多态案例二-制作饮品

    🎉案例描述：

    制作饮品的大致流程为：煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料

    利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶

    🎉示例：

    1. //制作饮品
    2. class AbstractDrinking
    3. {
    4. public:
    5. 	//煮水
    6. 	virtual void Boil() = 0;
    7. 	
    8. 	//冲泡
    9. 	virtual void Brew() = 0;
    10. 	
    11. 	//倒入杯中
    12. 	virtual void PourInCup() = 0;
    13. 	
    14. 	//加入辅料
    15. 	virtual void	PutSomething() = 0;
    16.  
    17. 	//制作饮品
    18. 	void MakeDrink()
    19. 	{
    20. 		Boil();
    21. 		Brew();
    22. 		PourInCup();
    23. 		PutSomething();
    24. 	}
    25. };
    26.  
    27. //制作coffee
    28. class Coffee :public AbstractDrinking
    29. {//烧水
    30. 	virtual void Boil() {
    31. 		cout << "煮水!" << endl;
    32. 	}
    33. 	//冲泡
    34. 	virtual void Brew() {
    35. 		cout << "冲泡咖啡!" << endl;
    36. 	}
    37. 	//倒入杯中
    38. 	virtual void PourInCup() {
    39. 		cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
    40. 	}
    41. 	//加入辅料
    42. 	virtual void PutSomething() {
    43. 		cout << "加入牛奶!" << endl;
    44. 	}
    45. };
    46.  
    47. //制作茶
    48. class Tea : public AbstractDrinking {
    49. public:
    50. 	//烧水
    51. 	virtual void Boil() {
    52. 		cout << "煮自来水!" << endl;
    53. 	}
    54. 	//冲泡
    55. 	virtual void Brew() {
    56. 		cout << "冲泡茶叶!" << endl;
    57. 	}
    58. 	//倒入杯中
    59. 	virtual void PourInCup() {
    60. 		cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
    61. 	}
    62. 	//加入辅料
    63. 	virtual void PutSomething() {
    64. 		cout << "加入枸杞!" << endl;
    65. 	}
    66. };
    67.  
    68. //业务函数
    69. void DoWork(AbstractDrinking* drink) {	//AbstractDrinking*drink = new Coffee;（父类指针指向子类对象）
    70. 	drink->MakeDrink();							//相当于调用父类的makedrink中的四个函数
    71. 	delete drink;
    72. }
    73.  
    74. void test01() {
    75. 	DoWork(new Coffee);
    76. 	cout << "---------------------------" << endl;
    77. 	DoWork(new Tea);
    78. }
    79.  
    80.  
    81. int main() {
    82.  
    83. 	test01();
    84.  
    85. 	system("pause");
    86.  
    87. 	return 0;
    88. }

    👀✨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

    这里没有走子类的析构代码。 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

    虚析构语法：

            virtual ~类名(){}

    纯虚析构语法：

            virtual ~类名() = 0;

            类名::~类名(){}

    利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题。 

    纯虚析构只有 = 0 ；一行，并没有代码实现的话，直接运行会报错（无法解析的外部命令）

    🎉纯虚析构必须实现的原因 

     我们分析一下可以知道，在前面写成虚析构的时候，“Animal析构函数调用”会打印，说明虚析构被调用了，so（纯）虚析构必须有函数的具体实现。为什么？  因为如果父类中也有些数据开辟到堆区了，这些实现体就有用了。

    🎉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

    🎉示例：

    1. //虚析构、纯虚析构
    2. class Animal {
    3. public:
    4.  
    5. 	Animal()
    6. 	{
    7. 		cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
    8. 	}
    9. 	virtual void Speak() = 0;
    10.  
    11. 	//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
    12. 	//利用虚析构可以解决  父类指针释放对象时不干净的问题
    13. 	//virtual ~Animal()
    14. 	//{
    15. 	//	cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
    16. 	//}
    17.  
    18. 	//纯虚析构需要声明也需要实现
    19. 	//有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
    20. 	virtual ~Animal() = 0;//不实现会链接阶段报错
    21. };
    22.  
    23. Animal::~Animal()
    24. {
    25. 	cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
    26. }
    27.  
    28. //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。
    29.  
    30. class Cat : public Animal {
    31. public:
    32. 	Cat(string name)
    33. 	{
    34. 		cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
    35. 		m_Name = new string(name);
    36. 	}
    37. 	virtual void Speak()
    38. 	{
    39. 		cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
    40. 	}
    41. 	~Cat()
    42. 	{
    43. 		cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
    44. 		if (this->m_Name != NULL) {
    45. 			delete m_Name;
    46. 			m_Name = NULL;
    47. 		}
    48. 	}
    49.  
    50. public:
    51. 	string* m_Name;
    52. };
    53.  
    54. void test01()
    55. {
    56. 	Animal an;
    57. 	Animal* animal = new Cat("Tom");
    58. 	animal->Speak();
    59.  
    60. 	//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
    61. 	//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
    62. 	//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
    63. 	delete animal;
    64. }
    65.  
    66. int main() {
    67.  
    68. 	test01();
    69.  
    70. 	system("pause");
    71.  
    72. 	return 0;
    73. }

    🎉（纯）虚析构必须使用的情况总结：

    子类中有些属性被开辟到堆区了，所以程序必须要走子类中的析构代码，如果使用多态是走不到的，所以我们才在父类中加上（纯）虚析构。使用（纯）虚析构，就是为了解决子类析构代码调用不到的问题。

    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

    👀多态案例三-电脑组装

    🎉案例描述：

    电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）

    将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商

    创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口

    测试时组装三台不同的电脑进行工作

     🎉示例：

    1. //抽象CPU类
    2. class CPU
    3. {
    4. public:
    5. 	//抽象的计算函数
    6. 	virtual void calculate() = 0;
    7. };
    8.  
    9. //抽象显卡类
    10. class VideoCard
    11. {
    12. public:
    13. 	//抽象的显示函数
    14. 	virtual void display() = 0;
    15. };
    16.  
    17. //抽象内存条类
    18. class Memory
    19. {
    20. public:
    21. 	//抽象的存储函数
    22. 	virtual void storage() = 0;
    23. };
    24.  
    25. //电脑类
    26. class Computer
    27. {
    28. public:
    29. 	Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
    30. 	{
    31. 		m_cpu = cpu;
    32. 		m_vc = vc;
    33. 		m_mem = mem;
    34. 	}
    35.  
    36. 	//提供工作的函数
    37. 	void work()
    38. 	{
    39. 		//让零件工作起来，调用接口
    40. 		m_cpu->calculate();
    41.  
    42. 		m_vc->display();
    43.  
    44. 		m_mem->storage();
    45. 	}
    46.  
    47. 	//提供析构函数 释放3个电脑零件
    48. 	~Computer()
    49. 	{
    50. 		//释放CPU零件
    51. 		if (m_cpu != NULL)
    52. 		{
    53. 			delete m_cpu;
    54. 			m_cpu = NULL;
    55. 		}
    56.  
    57. 		//释放显卡零件
    58. 		if (m_vc != NULL)
    59. 		{
    60. 			delete m_vc;
    61. 			m_vc = NULL;
    62. 		}
    63.  
    64. 		//释放内存条零件
    65. 		if (m_mem != NULL)
    66. 		{
    67. 			delete m_mem;
    68. 			m_mem = NULL;
    69. 		}
    70. 	}
    71.  
    72. private:
    73. 	CPU* m_cpu; //CPU的零件指针
    74. 	VideoCard* m_vc; //显卡零件指针
    75. 	Memory* m_mem; //内存条零件指针
    76. };
    77.  
    78. //具体厂商
    79.  
    80. //Intel厂商
    81. class IntelCPU :public CPU
    82. {
    83. public:
    84. 	virtual void calculate()
    85. 	{
    86. 		cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
    87. 	}
    88. };
    89.  
    90. class IntelVideoCard :public VideoCard
    91. {
    92. public:
    93. 	virtual void display()
    94. 	{
    95. 		cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
    96. 	}
    97. };
    98.  
    99. class IntelMemory :public Memory
    100. {
    101. public:
    102. 	virtual void storage()
    103. 	{
    104. 		cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
    105. 	}
    106. };
    107.  
    108. //Lenovo厂商
    109. class LenovoCPU :public CPU
    110. {
    111. public:
    112. 	virtual void calculate()
    113. 	{
    114. 		cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
    115. 	}
    116. };
    117.  
    118. class LenovoVideoCard :public VideoCard
    119. {
    120. public:
    121. 	virtual void display()
    122. 	{
    123. 		cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
    124. 	}
    125. };
    126.  
    127. class LenovoMemory :public Memory
    128. {
    129. public:
    130. 	virtual void storage()
    131. 	{
    132. 		cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
    133. 	}
    134. };
    135.  
    136.  
    137. void test01()
    138. {
    139. 	//第一台电脑零件(三个零件在电脑类里面进行析构)
    140. 	CPU* intelCpu = new IntelCPU;
    141. 	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
    142. 	Memory* intelMem = new IntelMemory;
    143.  
    144. 	cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
    145. 	//创建第一台电脑
    146. 	Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
    147. 	computer1->work();
    148. 	delete computer1;
    149.  
    150. 	cout << "-----------------------" << endl;
    151. 	cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
    152. 	//第二台电脑组装
    153. 	Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
    154. 	computer2->work();
    155. 	delete computer2;
    156.  
    157. 	cout << "-----------------------" << endl;
    158. 	cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
    159. 	//第三台电脑组装
    160. 	Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
    161. 	computer3->work();
    162. 	delete computer3;
    163.  
    164. }

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_62853489/article/details/127643471