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C++之6|多态与异常
六、多态与异常
1、多态
回顾例子24的继承，类A的是showx()，派生的类AX是showy()，是两个不同名函数。但实际中有时候会出现重名情况。比如基类A里的函数名叫show()，在派生类里自定义函数也叫show()，起了冲突。但，我们可以通过类来区分。
例26、重名函数处理（多态1）
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ } void show() { cout<<"xxxxxxxxxxxxxxx"<<endl; } }; class AX:public A{ public: void show() { cout<<"yyyyyyyyyyyyyyy"<<endl; } }; int main() { A a; a.show(); AX b; b.show(); }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_3.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out xxxxxxxxxxxxxxx yyyyyyyyyyyyyyy @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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这个容易理解，然后有人就想尝试能不能只通过一种类声明一个对象，然后通过不同指针来区分基类跟派生类。
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ } void show() { cout<<"xxxxxxxxxxxxxxx"<<endl; } }; class AX:public A{ public: void show() { cout<<"yyyyyyyyyyyyyyy"<<endl; } }; int main() { //派生类的对象a AX a; AX *q = &a; A *p = &a; //基类的对象b A b; AX *x = &b; A *y = &b; }- 1
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测试结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_4.cpp base1_4.cpp: In function ‘int main()’: base1_4.cpp:32:13: error: invalid conversion from ‘A*’ to ‘AX*’ [-fpermissive] AX *x = &b; ^~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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说明：基类的指针可以指向派生类的对象，而派生类的指针是不能指向基类对象的
于是，通过指针尝试打印show()
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ } void show() { cout<<"xxxxxxxxxxxxxxx"<<endl; } }; class AX:public A{ public: void show() { cout<<"yyyyyyyyyyyyyyy"<<endl; } }; int main() { AX a; AX *q = &a; A *p = &a; q->show(); p->show(); }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_5.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out yyyyyyyyyyyyyyy xxxxxxxxxxxxxxx @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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从而可以得出结论：指针访问成员的时候，主要由指针类型来决定，和指向的类无关
案例中都是指向派生类对象a，但决定show()类型的是指针类型，p是基类A所以p的show()对应打印基类的x，跟派生类对象a的无关。
现在有个特殊的需求，要求把基类的show()作为初始化，后续的派生类改动将对基类进行改动，这时就需要关键字：
virtual //修饰表示虚函数 //虚函数：基类指针可指向派生类对象，动态联编- 1
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案例如下
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ } virtual void show() { cout<<"xxxxxxxxxxxxxxx"<<endl; } }; class AX:public A{ public: void show() { cout<<"yyyyyyyyyyyyyyy"<<endl; } }; int main() { AX a; AX *q = &a; A *p = &a; q->show(); p->show(); }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_6.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out yyyyyyyyyyyyyyy yyyyyyyyyyyyyyy @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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在这种情况下，就相当于和所指向对象的类有关，跟指针的类型无关
像例中那样，虽然指针p是基类A的数据类型，但指向的a是派生类AX声明的对象，所以最终执行的是对象a的类型。
例27、求周长长度和的函数
要求该函数适用各种图形：圆、三角形、正方形，然后把三个图形周长相加。
#include <iostream> using namespace std; class shape{ public: virtual double getC(void){ } }; class Cir:public shape{ public: Cir(double ri):r(ri) { } double getC(void) { return 2*3.14*r; } private: int r; }; class Tri:public shape{ public: Tri(double a, double b, double c):e1(a),e2(b),e3(c){ } double getC(void) { return e1+e2+e3; } private: double e1; double e2; double e3; }; class Rec: public shape{ public: Rec(double e) { this->e = e; } double getC(void) { return 4*e; } private: double e; }; double countC(shape *arr[], int n) { double sum = 0; for(int i=0; i<n; i++) { sum += arr[i]->getC(); } return sum; } int main() { Cir c(1); Rec r(3); Cir c1(2); Tri t(3,3,3); shape *arr[] = {&c, &r, &c1, &t}; cout << "total C: "<<countC(arr, 4) << endl; }- 1
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运行结果：
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ shape1.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out total C: 39.84 @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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shape是基类，用于对各个图形的周长进行求和，而每个图形求和方式不一（三角形、圆、正方形），所以通过派生类的方式实现。以上处理形式就是多态。
例中的虚函数没内容
virtual double getC(void){ }- 1
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可以写成纯虚函数
virtual double getC(void) = 0;- 1
写成纯虚函数的话可以避免直接拿类shape声明对象，比如
#include <iostream> using namespace std; class shape{ public: virtual double getC(void){ } }; class Cir:public shape{ public: Cir(double ri):r(ri) { } double getC(void) { return 2*3.14*r; } private: int r; }; class Tri:public shape{ public: Tri(double a, double b, double c):e1(a),e2(b),e3(c){ } double getC(void) { return e1+e2+e3; } private: double e1; double e2; double e3; }; class Rec: public shape{ public: Rec(double e) { this->e = e; } double getC(void) { return 4*e; } private: double e; }; double countC(shape *arr[], int n) { double sum = 0; for(int i=0; i<n; i++) { sum += arr[i]->getC(); } return sum; } int main() { shape x; //加这么一句，逻辑上说声明个图形对象（没交代是什么图形） Cir c(1); Rec r(3); Cir c1(2); Tri t(3,3,3); shape *arr[] = {&c, &r, &c1, &t}; cout << "total C: "<<countC(arr, 4) << endl; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ shape2.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out total C: 39.84 @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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这种情况下声明了非法对象x却不会报错，而使用纯虚函数则可以对类shape进行限制，不能让其声明对象。
如下
#include <iostream> using namespace std; class shape{ public: virtual double getC(void) = 0; }; class Cir:public shape{ public: Cir(double ri):r(ri) { } double getC(void) { return 2*3.14*r; } private: int r; }; class Tri:public shape{ public: Tri(double a, double b, double c):e1(a),e2(b),e3(c){ } double getC(void) { return e1+e2+e3; } private: double e1; double e2; double e3; }; class Rec: public shape{ public: Rec(double e) { this->e = e; } double getC(void) { return 4*e; } private: double e; }; double countC(shape *arr[], int n) { double sum = 0; for(int i=0; i<n; i++) { sum += arr[i]->getC(); } return sum; } int main() { shape x; //加这么一句，逻辑上说声明个图形对象（没交代是什么图形） Cir c(1); Rec r(3); Cir c1(2); Tri t(3,3,3); shape *arr[] = {&c, &r, &c1, &t}; cout << "total C: "<<countC(arr, 4) << endl; }- 1
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运行结果能够有报错
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ shape3.cpp shape3.cpp: In function ‘int main()’: shape3.cpp:64:11: error: cannot declare variable ‘x’ to be of abstract type ‘shape’ shape x; //加这么一句，逻辑上说声明个图形对象（没交代是什么图形） ^ shape3.cpp:5:7: note: because the following virtual functions are pure within ‘shape’: class shape{ ^~~~~ shape3.cpp:7:17: note: virtual double shape::getC() virtual double getC(void) = 0; ^~~~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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例28、虚析构函数（基类指针释放派生类对象，内存泄漏）
回顾例26，有个结论：基类的指针可以指向派生类的对象，而派生类的指针是不能指向基类对象的
现在想了解派生类析构函数相关的内容，于是有
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ cout<<"A~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; class AX:public A{ public: ~AX(){ cout<<"AX~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; int main() { AX a; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_7.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out AX~~~~~~~~~~~~ A~~~~~~~~~~~~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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说明，派生类声明对象时，会先析构派生类，再析构基类。
接下来是基类指针指向派生类然后释放指针
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } ~A(){ cout<<"A~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; class AX:public A{ public: ~AX(){ cout<<"AX~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; int main() { A *p = new AX; delete p; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_8.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out A~~~~~~~~~~~~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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发现这时候只会析构基类，如果想同时也能够析构派生类，则需要把基类析构函数声明成虚析构函数，如下
#include <iostream> using namespace std; class A{ public: A(){ } virtual ~A(){ cout<<"A~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; class AX:public A{ public: ~AX(){ cout<<"AX~~~~~~~~~~~~"<<endl;} }; int main() { A *p = new AX; delete p; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ base1_9.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out AX~~~~~~~~~~~~ A~~~~~~~~~~~~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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2、异常
例29、字符串转数字
在很多开发情景下是需要字符串和数字间的转换，因为有时需要把数值转成字符串显示在屏幕上，有时需要把显示的字符串转成数值进行数据处理。
先简单回顾一个转换函数
atoi()- 1
这是字符串转数值的函数，可以执行shell指令的man查看具体用法
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ man atoi- 1
先编个小例子
#include <iostream> #include <stdlib.h> using namespace std; int main() { int data = atoi("1234"); cout<< data << endl; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi1.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out 1234 @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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假如说传的不是1234而是abcd
#include <iostream> #include <stdlib.h> using namespace std; int main() { int data = atoi("abcd"); cout<< data << endl; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi2.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out 0 @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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说明输入字符串不是数的时候就会认定为非法（比如abcd），返回0。这里又存在一个问题：如果我转换的数是0的话，就不知道是非法情况还是没有非法。于是我们可以优化如下
#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> using namespace std; int myatoi(const char *str) { if(*str<'0' || *str>'9') printf("wrong arg!!\n"); else return atoi(str); } int main() { int data = myatoi("abcd"); cout<< data << endl; }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi3.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out wrong arg!! 12 @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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发现打印信息有12，这个是执行**cout<< data << endl;**的结果，12表示printf打印内容的字符个数。
有人会说能不能在执行printf后直接跳转，类似如下
#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> using namespace std; int myatoi(const char *str) { if(*str<'0' || *str>'9') printf("wrong arg!!\n"); goto XXX; else return atoi(str); } int main() { int data = myatoi("abcd"); cout<< data << endl; XXX: cout << "XXX" << endl; }- 1
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运行结果报错
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi4.cpp atoi4.cpp: In function ‘int myatoi(const char*)’: atoi4.cpp:12:5: error: ‘else’ without a previous ‘if’ else ^~~~ atoi4.cpp:11:11: error: label ‘XXX’ used but not defined goto XXX; ^~~ @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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这是因为goto不能跨函数使用。
而在C++中是有方法解决这个问题的，即异常处理，使用关键字throw、try、catch
#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> using namespace std; int myatoi(const char *str) { if(*str<'0' || *str>'9') throw "wrong arg!!";//抛给异常处理 else return atoi(str); } int main() { try{ int data = myatoi("abcd"); cout<< data << endl; } catch(const char *p)//异常处理 { cout << p << endl; } }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi5.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out wrong arg!! @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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在C++中已经对所抛的异常处理内容进行规范，纳在exception类中。
#include <exception>- 1
对上例进行规范，优化如下
#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <exception> using namespace std; class myexception:public exception{ public: const char* what() const throw() { return "wrong arg!!"; } }; int myatoi(const char *str) { if(*str<'0' || *str>'9') throw myexception(); else return atoi(str); } int main() { try{ int data = myatoi("asdfas"); cout<< data <<endl; } catch(myexception e) { cout<< e.what() <<endl; } }- 1
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运行结果
@ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ g++ atoi_exception.cpp @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$ ./a.out wrong arg!! @ubuntu:/mnt/hgfs/ub2$- 1
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使用exception的好处在于它对各种常见异常进行了规范，我们只需使用相应的处理函数即可，效率得以提高。以下是预定义异常类各种标准异常。
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44035986/article/details/125481505
