多态是C++面向对象三大特性之一
1.静态多态：函数重载，运算符重载属于静态多态，复用函数名
2.动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态
1.静态多态的函数地址早绑定 ------ 编译阶段确定函数地址
2.动态多态的函数地址晚绑定 ------- 运行阶段确定函数地址
1.有继承关系
2.子类重写父类的虚函数
父类的指针或引用，执行子类对象
重写：函数返回值类型，函数名，参数列表，完全一致成为重写
动态多态和静态多态的代码演示
//动物类
class Animal{
public:
//虚函数
virtual void speak(){
cout <<"动物在说话"<<endl;
}
};
//猫类
class Cat :public Animal{
public:
void speak(){
cout <<"小猫在说话"<<endl;
}
};
//狗类
class Dog :public Animal{
public:
virtual void speak(){
cout <<"小狗在说话"<<endl;
}
};
//执行说话函数
void doSpeak(Animal &animal){//Animal &animal = cat 引用
animal.speak();
}
void test01(){
Cat cat;
doSpeak(cat);
//输出为 动物在说话，因为地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//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。
Dog dog;
doSpeak(dog);//在加上virtual后，输出为 小狗在说话
}
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机器类
1.代码组织结构清晰
2.可读性强
3.利用前期和后期的扩展以及维护
普通的实现
//普通写法
class Calculator {
public :
int getResult(string oper) {
if (oper == "+") {
return m_Num1 + m_Num2;
}
else if (oper == "-") {
return m_Num1 - m_Num2;
}
else if(oper == "*") {
return m_Num1 * m_Num2;
}
//如果想扩展新的功能，需要修改源码
//在真的开发中 提倡 开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开发，对修改进行关闭
}
int m_Num1;//操作数1
int m_Num2;//操作数2
};
void test01() {
//创建计算器对象
Calculator c;
c.m_Num1 = 10;
c.m_Num2 = 10;
cout << c.m_Num1 << "+" <<
c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << "-" <<
c.m_Num2 << "=" << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << "*" <<
c.m_Num2 << "=" << c.getResult("*") << endl;
}
int main() {
test01();
}
多态版本
class AbstractCalcuator {
public:
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator :public AbstractCalcuator {
public:
int getResult() {
return m_Num1+ m_Num2;
}
};
class SubCalculator :public AbstractCalcuator {
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator :public AbstractCalcuator {
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {
//多态使用条件
//父类指针或者引用指向子类对象
AbstractCalcuator* abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "="
<< abc->getResult() << endl;
//用完记的销毁
delete abc;
}
int main() {
test02();
}
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
1.无法实例化对象
2.子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//虚函数和抽象类
class Base {
public:
//纯虚函数
//只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
/*
* 抽象类特点
1.无法实例化对象
2.子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
*/
virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base {
virtual void func() {
cout << "func函数调用" << endl;
}
};
void test03() {
//Base b; 抽象类是无法实例化对象
//new Base;抽象类是无法实例化对象
//Son s; 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，
//否则也属于抽象类 抽象类无法实例化对象
Base * base = new Son ;
base->func();
}
int main() {
test03();
system("pause");
return 0;
}
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
利用多态技术实现案例，提供抽象制作饮品的基类，提供子类制作咖啡和茶叶
//多态的案例二 制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//煮水
virtual void Boli() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯子
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//制作饮品
void makeDrink() {
Boli();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking {
//煮水
virtual void Boli() {
cout<<"煮农夫山泉" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡" << endl;
}
//倒入杯子
virtual void PourInCup() {
cout << "倒入杯中" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入糖和牛奶" << endl;
}
};
class Tea :public AbstractDrinking {
//煮水
virtual void Boli() {
cout << "煮山泉水" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶" << endl;
}
//倒入杯子
virtual void PourInCup() {
cout << "倒入杯中" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "什么都不加" << endl;
}
};
//制作饮品函数
void doWork(AbstractDrinking *abc) {
abc->makeDrink();
delete abc;
}
void test01() {
//制作咖啡
//第一种创建和调用
AbstractDrinking * c = new Coffee;//（new是堆区数据需要释放）
doWork(c);
//第二种创建和调用
//doWork(new Coffee);
//制作茶
doWork(new Tea);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构。
1.可以解决父类指针释放子类对象
2.都需要有具体的函数实现
1.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；
class Animal {
public:
//纯虚函数
virtual void speak() = 0;
Animal() {
cout << "Animal的构造函数调用" << endl;
}
//第一种解决方法
/*利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净问题
virtual~Animal() {
cout << "Animal的析构函数调用" << endl;
}
*/
//第二种解决方法
//纯虚析构，纯虚析构函数需要重写，才可以编译通过。
virtual ~Animal() = 0;
};
//纯虚析构函数的实现
Animal :: ~Animal() {
cout << "Animal的纯虚析构函数调用" << endl;
}
class Cat :public Animal {
public:
string * m_Name;
Cat(string name) {
cout << "cat的构造函数调用" << endl;
//目前堆区创建属性了
m_Name = new string(name);
}
~Cat() {
if (m_Name != NULL) {
cout << "cat的析构函数调用" << endl;
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
virtual void speak() {
cout<<*m_Name <<"小猫会说话" << endl;
}
};
void test01() {
Animal* animal = new Cat("汤姆");
animal->speak();
delete animal;
}
int main() {
test01();
/*运行结果
Animal的构造函数调用
cat的构造函数调用
汤姆小猫会说话
Animal的析构函数调用
没有走cat的析构函数，m_Name指针指向堆区的数据没有释放，
造成数据泄露
出现这种情况的原因：
父类指针在析构时候，不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有
堆区属性，出现内存泄露
解决方法：
把父类的析构函数 加 virtual 变成虚析构
此时运行结果
Animal的构造函数调用
cat的构造函数调用
汤姆小猫会说话
cat的析构函数调用
Animal的析构函数调用
*/
system("pause");
return 0;
}