第一百零七天学习记录：C++核心：类和对象Ⅷ（五星重要）多态

多态

多态的基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一
多态分为两类
1、静态多态：函数重载 和 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
静态多态和动态多态的区别：
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

#include
using namespace std;

//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:
	//重写  函数返回值类型  函数名 参数列表要完全相同
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

//狗类
class Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

//执行说话的函数
//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，地址晚绑定

//动态多态满足条件
//1、有继承关系
//2、子类重写父类的虚函数

//动态多态的使用
//父类的指针或者引用 执行子类对象
void doSpeak(Animal &animal)//Animal & animal = cat
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);
	Dog dog;
	doSpeak(dog);
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

总结：
多态满足条件：
1、有继承关系
2、子类重写父类中的虚函数
多态使用条件：
父类指针或引用指向子类对象
重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

案例：计算器类

案例描述：
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器类

多态的优点：
1、代码组织结构清晰
2、可读性强
3、利于前期和后期的扩展以及维护

#include
using namespace std;
#include

//分别利用普通写法和多态技术实现计算器

//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
		//在真实开发中 提倡 开闭原则
		//开闭原则：对扩展进行开放，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;
}

//利用多态实现计算器
//多态好处：
//1、组织结构清晰
//2、可读性强
//3、对于前期和后期扩展以及维护性高
//实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

//加法计算器类
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

//减法计算器类
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

//乘法计算器类
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
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

	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	//用完后记得销毁
	delete abc;
	abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	delete abc;
	abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << "*" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	delete abc;

}

int main()
{
	//test01();
	test02();
	return 0;
}

总结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

纯虚函数和抽象类

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

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

#include
using namespace std;

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、 抽象类的子类 必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	virtual void func() = 0;
};

class Son:public Base
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "func函数调用" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//Base* p = new Base;//抽象类是无法实例化对象的
	//Base b;            //抽象类是无法实例化对象的
	Son s; //子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
	Base* base = new Son;
	base->func();
	delete base;
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

案例二-制作饮品

案例描述：
制作饮品的大致流程为：煮水-冲泡-倒入水中-加入辅料
利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶

#include
using namespace std;

//多态案例2 制作饮品
class AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil() = 0;
	//冲泡
	virtual void Brew() = 0;
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() = 0;
	//加入辅料
	virtual void PutSomething() = 0;

	void makeDrink()
	{
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮农夫山泉" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡咖啡" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入陶瓷杯" << endl;
	}
	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入糖和牛奶" << endl;
	}
};

//制作茶叶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮怡宝" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡茶叶" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入玻璃杯" << endl;
	}
	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入柠檬" << endl;
	}
};

//制作
void doWork(AbstractDrinking* abs)
{
	abs->makeDrink();
	if (abs != NULL)
	{
		delete abs;
	}
}

void test01()
{
	//制作咖啡
	doWork(new Coffee);
	cout << "-----------------" << endl;
	//制作茶叶
	doWork(new Tea);
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

虚析构和纯虚析构

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

解决方法：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

虚析构和纯虚析构共性：
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
虚析构和纯虚析构的区别：
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;
类名::~类名(){}

#include
using namespace std;
#include


//虚析构和纯虚析构

class Animal
{
public:
	Animal()
	{
		cout<<"Animal构造函数调用" << endl;
	}
	//利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题
	//virtual ~Animal()
	//{
	//	cout << "Animal虚析构函数调用" << endl;
	//}
	//纯虚析构  需要声明也需要实现
	//有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
	virtual ~Animal() = 0;
	//纯虚函数
	virtual void speak() = 0;

};

Animal::~Animal()
{
	cout << "Animal纯虚析构函数调用" << endl;
}

class Cat :public Animal
{
public:

	Cat(string name)
	{
		cout << "Cat构造函数调用" << endl;
		m_Name = new string(name);
	}

	virtual void speak()
	{
		cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;
	}

	~Cat()
	{
		if (m_Name != NULL)
		{
			cout << "Cat析构函数调用" << endl;
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}

	string* m_Name;
};

void test01()
{
	Animal* animal = new Cat("Tom");
	animal->speak();
	//父类指针在析构的时候  不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏
	delete animal;
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

总结：
1、虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2、如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3、拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

案例3：电脑组装

案例描述：
电脑主要组成部件为CPU，显卡，内存条
将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件
创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口
测试时组装三台不同的电脑进行工作

黑马程序员教学视频截图

#include
using namespace std;



//抽象不同零件类
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
	//抽象的计算函数
	virtual void calculate() = 0;
};

//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
	//抽象的计算函数
	virtual void display() = 0;
};

//抽象内存条类
class Memory
{
public:
	//抽象的存储函数
	virtual void storage() = 0;
};

//电脑类
class Computer
{
public:
	Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
	{
		m_cpu = cpu;
		m_vc = vc;
		m_mem = mem;
	}

	//提供工作的函数
	void work()
	{
		//让零件工作起来，调用接口
		m_cpu->calculate();
		m_vc->display();
		m_mem->storage();
	}

	//提供析构函数 释放3个电脑零件
	~Computer()
	{
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
		}
		if (m_mem != NULL)
		{
			delete m_mem;
			m_mem = NULL;
		}
	}
private:
	CPU* m_cpu;
	VideoCard* m_vc;
	Memory* m_mem;
};

//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};

class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};

class IntelMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};

//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
	void calculate()
	{
		cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};

class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
	void display()
	{
		cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};

class LenovoMemory :public Memory
{
public:
	void storage()
	{
		cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//第一台电脑零件
	CPU* intelCpu = new IntelCPU;
	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory* intelMem = new IntelMemory;
	//创建第一台电脑
	Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
	computer1->work();
	delete computer1;
}

void test02()
{
	//第二台电脑零件
	CPU* lenovoCpu = new LenovoCPU;
	VideoCard* lenovoCard = new LenovoVideoCard;
	Memory* lenovoMem = new LenovoMemory;
	//创建第一台电脑
	Computer* computer2 = new Computer(lenovoCpu, lenovoCard, lenovoMem);
	computer2->work();
	delete computer2;
}

void test03()
{
	//第三台电脑零件
	CPU* lenovoCpu = new LenovoCPU;
	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory* lenovoMem = new LenovoMemory;
	//创建第一台电脑
	Computer* computer2 = new Computer(lenovoCpu, intelCard, lenovoMem);
	computer2->work();
	delete computer2;
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	test03();
	return 0;
}