• 【C++】一文简练总结【多态】及其底层原理&具体应用(21)


    前言

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    主要内容含:
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    一.多态的概念

    • 多态是在不同继承关系的类对象,去调用 同一 函数,产生了 不同 的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票全价,Student对象买票半价。
    • 例:iphone和安卓手机用户打车同程不同价

    二.多态的实现

    1)虚函数&虚函数表

    • 虚函数:即被 virtual 修饰的类成员函数称为虚函数。
    class Person {
    public:
     virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
    };
    
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    • 虚函数表本质是一个存虚函数指针 指针数组,一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。
    • 虚函数表:虚函数表存的是虚函数指针,不是虚函数,虚函数和普通函数一样的,都是存在代码段的,只是他的指针又存到了虚函数表中。
    • 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

    2)虚函数的重写(覆盖)

    • 虚函数的重写(覆盖): 派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数 (即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同) ,称子类的虚函数 重写 了基类的虚函数。

    3)多态的构成条件

    1. 必须通过 基类的指针 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
                                               //多态条件2:被调用的函数 必须是虚函数
    class Person {
    public:
     virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
    };
    class Student : public Person {
    public:                                   //多态条件2:派生类必须对基类的虚函数进行重写
     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)       //多态条件1:必须通过基类的指针来“引用”调用虚函数
    { 
    p.BuyTicket(); 
    }
    
    
    int main()
    {
    Person ps;
    Student st;
    Func(ps);
    Func(st);
     return 0;
    }
    
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    4)虚函数重写的两种特殊情况:

    【1】协变:(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
    • 派生类重写基类虚函数时 ,与基类虚函数 返回值类型不同 。即如下代码所示:【基类虚函数返回基类对象的指针或者引用,派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时】,称为协变
    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;}
    };
    
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    【2】析构函数的重写:(基类与派生类析构函数的名字不同)
    • 如果 基类的析构函数为虚函数 ,此时派生类析构函数只要定义, 无论是否加virtual关键字
      都与基类的析构函数构成重写,虽然基类与派生类析构函数名字不同。 虽然函数名不相同【~Person() 】 【~Student() 】,看起来违背了重写的规则,其实不然,这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理,编译后析构函数的名称统一处理成 destructor
    class Person {
    public:                  //基类的析构函数为虚函数
     virtual ~Person() {cout << "~Person()" << endl;}
    };
    
    class Student : public Person {
    public:
      //~Student() { cout << "~Student()" << endl; 不加virtual也行
     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;
    }
    
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    三.【override】【final】关键字——帮助用户检测是否重写(C++11)

    • 从上面可以看出,C++对函数重写的要求比较严格,但是有些情况下由于疏忽,可能会导致函数
      名字母次序写反而无法构成重载,而这种错误在编译期间是不会报出的,只有在程序运行时没有
      得到预期结果才来debug会得不偿失,因此:C++11从两个角度提供了 override final 两个关键字,可以帮
      助用户检测是否重写。
    • final:表示虚函数不能被重写,被重写即报错
    • override:检查虚函数是否重写了别的虚函数,重写了即报错

    【1】 final:表示虚函数不能被重写,被重写即报错

    class Car
    {
    public:
     virtual void Drive() final {}
    };
    class Benz :public Car
    {
    public:
     virtual void Drive() {cout << "Benz-舒适" << endl;}
    };
    
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    【2】override:检查虚函数是否重写了别的虚函数,重写了即报错

    class Car{
    public:
     virtual void Drive(){}
    };
    class Benz :public Car {
    public:
     virtual void Drive() override {cout << "Benz-舒适" << endl;}
    };
    
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    四. 多态的具体应用:抽象类(接口类)(纯虚函数类)

    1)利用 [ 只有重写纯虚函数 派生类才能实例化出对象 ] 性质

    • 在虚函数的后面写上 =0 ,则这个函数为 纯虚函数 包含纯虚函数的类 叫做 抽象类(也叫接口类) [ 抽象类不能实例化出对象 ]&[ 派生类继承后也不能实例化出对象 ] 只有 [ 重写纯虚函数 ] ,派生类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写,另外纯虚函数更体现出了接口继承。
    class Car
    {
    public:
    virtual void Drive() = 0;         //在虚函数的后面写上 =0,这个函数为 纯虚函数
    };
    
    class Benz :public Car
    {
    public:
     virtual void Drive()
     {
     cout << "Benz-舒适" << endl;  //只有 [ 重写纯虚函数 ] ,派生类才能实例化出对象
     }
    };
    
    class BMW :public Car
    {
    public:
     virtual void Drive()
     {
     cout << "BMW-操控" << endl;
     }
    };
    
    
    void Test()
    {
    Car* pBenz = new Benz;
     pBenz->Drive();
     Car* pBMW = new BMW;
     pBMW->Drive();
    }
    
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    2)实现继承与接口继承

    • 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。
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/YYDsis/article/details/133700819