C++多态讲解

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多态


多态的概念

通俗来说,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)这里重点讲运行时多态。

运行时多态

运行时多态,具体点就是去完成某个行为(函数),可以传不同的对象就会完成不同的行为,就达到多种形态。

多态的定义以及实现

多态的构成条件

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。

  • 实现多态的两个必须的重要条件

    • 必须指针或者引用调用虚函数。

    • 被调用的函数必须是虚函数。

    • 总结: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

    类成员函数前面加 virtual 修饰,那么这个成员函数被称为虚函数。注意非成员函数不能加 virtual 修饰。

      class Person{public:virtual void print(){cout << "Hello world" << endl;}};
    

  • 虚函数的覆盖和重写

    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。

    • 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,但是该种写法不是很规范,不建议这样使用。

    • 代码示例:

    #include <iostream>using namespace std;// 多态class Person{public:virtual void print() // 2.必须使用虚函数,并且虚函数完成了重写或者覆盖。这里的virtual不可以去掉{cout << "Person" << endl;}};class Student : public Person{public:// 派生类的虚函数可以不加virtualvirtual void print() // 2.使用虚函数,并且虚函数完成了重写或者覆盖。这里的virtual可以去掉{cout << "Student" << endl;}};void Func(Person *ptr) // 1.必须是基类的指针或者引用{ptr->print();}int main(){Person s1;Student s2;Func(&s1);Func(&s2);}
    

  • 关于多态的选择题

    以下程序输出结果为:
    A:A->0 B:B->1 C:A->1 D:B->0 E:编译出错 F:以上都不正确

        class A{public:virtual void func(int val = 1) { std::cout << "A->" << val << std::endl; }virtual void test() { func(); }};class B : public A{public:void func(int val = 0) { std::cout << "B->" << val << std::endl; }};int main(int argc, char *argv[]){B *p = new B;p->test();return 0;}
    
    • 解析:
      答案为:B


      这里发生了重写,就相当于将基类的 virtual void func(int val = 1) 替换到了派生类的 void func(int val = 0)

  • 虚构函数的其他问题

    • 协变

      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。

      #include <iostream>
      using namespace std;class A
      {
      };
      class B : public A
      {
      };
      class Person
      {
      public:virtual A *BuyTicket(){cout << "买票-全价" << endl;return nullptr;}
      };
      class Student : public Person
      {
      public:virtual B *BuyTicket(){cout << "买票-打折" << endl;return nullptr;}
      };
      void Func(Person *ptr)
      {ptr->BuyTicket();
      }
      int main()
      {Person ps;Student st;Func(&ps);Func(&st);return 0;
      }
      
    • 析构函数的重写

      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看起来不符合重写的规则,实际上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,所以基类的析构函数加了 vialtual 修饰,派生类的析构函数就构成重写。


  • 重载/重写/隐藏的对比
    请添加图片描述

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。


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