类和对象 —— 多态

一、多态概念

        多态，通俗来讲就是多种形态。多态分为编译时多态(静态多态)和运⾏时多态(动态多态)。静态多态主要就是函数重载和函数模板，他们传不同类型的参数就可以调⽤不同的函数，通过参数不同达到多种形态，之所以叫编译时多态，是因为他们实参传给形参的参数匹配是在编译时完成的，我们把编译时⼀般归为静态，运行时归为动态。

        而运行时多态，通俗来讲就是一个行为（函数），当传递不同的对象时会进行不同的操作。就比如买票时，普通人买时全价，学生买是半价，军人则是优先买票。同样是买票的行为，不同的人对应的操作却不一样，这就是运行时多态。

二、多态的定义及实现

（1）构成条件

        多态是⼀个继承关系的下的类对象，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对象优惠买票。

（2）实现条件

        1、必须是指针或者引用调用虚函数

        2、被调用的函数必须是虚函数

说明：要实现多态效果，第⼀必须是基类的指针或引⽤，因为只有基类的指针或引⽤才能既指向派⽣类对象；第⼆派⽣类必须对基类的虚函数重写/覆盖，重写或者覆盖了，派⽣类才能有不同的函数，多态的不同形态效果才能达到。

        虚函数的定义

        那什么是虚函数呢？在类成员函数前加关键字virtual，该成员函数就称为虚函数，注意，非类成员函数不能加virtual修饰。

class Person
{
public:
    virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
};

        虚函数的重写

        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)，称派⽣类的虚函数重写了基类的虚函数。这样才能根据不同的对象执行不同的行为。

class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-打折" << endl; }
};

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。        

        完整代码：

class Person {
public:
    virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
 
class Student : public Person {
public:
    virtual void BuyTicket() { cout << "买票-打折" << endl; }
};
 
void Func(Person* ptr)//这里是基类的指针调用虚函数
{
    // 这⾥可以看到虽然都是Person指针Ptr在调⽤BuyTicket
    // 但是跟ptr没关系，⽽是由ptr指向的对象决定的。
    ptr->BuyTicket();
}
 
int main()
{
    Person ps;
    Student st;
    Func(&ps);
    Func(&st);
    return 0;
}

此时运行结果就为：买票—全价（换行）买票——打折        

其他问题

        关于虚函数的重写，还有一点需要注意的是基类的析构函数最好也写成虚函数。这样不管子类的析构是否加virtual，都构成重写。虽然两个类的析构函数名称好像不太一样，但是经过编译器统一处理后，析构函数名称统一编程destructor，构成重写。

        下⾯的代码我们可以看到，如果~A()，不加virtual，那么delete p2时只调⽤的A的析构函数，没有调⽤B的析构函数，就会导致内存泄漏问题，因为~B()中在释放资源。

class A
{
public:
    virtual ~A()
    {
    cout << "~A()" << endl;
    }
};
 
class B : public A {
public:
    ~B()
    {
        cout << "~B()->delete:"<<_p<< endl;
        delete _p;
    }
protected:
    int* _p = new int[10];
};
// 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()
{
    A* p1 = new A;
    A* p2 = new B;
    delete p1;
    delete p2;
    return 0；
}

三、纯虚函数和抽象类

        在虚函数的后⾯写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数，纯虚函数不需要定义实现(实现没啥意义因为要被派⽣类重写，但是语法上可以实现)，只要声明即可。包含纯虚函数的类叫做抽象类，抽象类不能实例化出对象，如果派⽣类继承后不重写纯虚函数，那么派⽣类也是抽象类。纯虚函数某种程度上强制了派⽣类重写虚函数，因为不重写实例化不出对象。

class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "Benz-舒适" << endl;
}
};
class BMW :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "BMW-操控" << endl;
}
};
int main()
{
// 编译报错：error C2259: “Car”: ⽆法实例化抽象类
Car car;
Car* pBenz = new Benz;
pBenz->Drive();
Car* pBMW = new BMW;
pBMW->Drive();
return 0;
}