C++多态学习笔记（黑马）

多态

1 基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一
多态分为两类

• 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
• 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区别：

• 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
• 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

下面通过案例进行讲解多态
下面为动态绑定，静态绑定则将animal中virtual去掉，则dospeak一直为动物说话

#include 
using namespace std;

class animal
{
public:
	//Speak函数就是虚函数
	//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了
	virtual void speak()
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

class cat : public animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "cat说话" << endl;
	}

};

class dog : public animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "dog说话" << endl;
	}

};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
void dospeak(animal & Animal)
{
	Animal.speak();
}

//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：
//父类指针或引用指向子类对象

int main()
{
	cat ca;
	dospeak(ca);
	//ca.speak();

	dog dog1;
	dospeak(dog1);
	//dog1.speak();

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

上述代码为父类引用指向子类
下面为父类指针指向子类

	animal* ani = new cat;
	ani->speak();
	delete ani;

总结

多态满足条件

• 有继承关系
• 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

2 计算器举例

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：
代码组织结构清晰
可读性强
利于前期和后期的扩展以及维护

普通写法：

#include 
using namespace std;

class calculator
{
public:
	int result(string oper)
	{
		if (oper == "+")
		{
			return number1 + number2;
		}
		else if (oper == "-")
		{
			return number1 - number2;
		}
		else if (oper == "*")
		{
			return number1 * number2;
		}
		else
		{
			return 0;
		}
	}
	int number1;
	int number2;



};

void testcalculator()
{
	calculator cal;
	cal.number1 = 100;
	cal.number2 = 200;
	cout << cal.number1 << "+" << cal.number2 << "=" << cal.result("+") << endl;
	cout << cal.number1 << "-" << cal.number2 << "=" << cal.result("-") << endl;
	cout << cal.number1 << "*" << cal.number2 << "=" << cal.result("*") << endl;
}
int main()
{
	testcalculator();
	system("pause");
	return 0;
}

多态写法：

#include 
using namespace std;

class calculator
{
public:
	virtual int result()
	{
		return 0;
	}
	int num1;
	int num2;

};

class plus1 : public calculator
{
public:
	int result()
	{
		return num1 + num2;
	}

};

class sub : public calculator
{
public:
	int result()
	{
		return num1 - num2;
	}

};

class cal : public calculator
{
public:
	int result()
	{
		return num1 * num2;
	}

};

void testdt()
{
	plus1 *plu = new plus1;
	plu->num1 = 10;
	plu->num2 = 20;

	cout << plu->num1 << "+" << plu->num2 << "=" << plu->result() << endl;
	delete plu;

	sub *su = new sub;
	su->num1 = 30;
	su->num2 = 40;
	cout << su->num1 << "-" << su->num2 << "=" << su->result() << endl;
	delete su;

	cal  *ca = new cal;
	ca->num1 = 50;
	ca->num2 = 50;
	cout << ca->num1 << "*" << ca->num2 << "=" << ca->result() << endl;
	delete ca;
}
int main()
{
	testdt();
	system("pause");
	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

开发程序原则：开闭
开放扩展，闭合修改

3 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：

• 无法实例化对象
• 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:
	virtual void func() = 0;

};
class son : public base
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "子函数func调用" << endl;
	}
};
void test06091()
{
	son * s = NULL;
	//s = new base; base为抽象类，无法实例化对象
	s = new son;
	s->func();
	delete s;
}
int main()
{
	test06091();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

4 多态制作饮品

案例描述：
制作饮品的大致流程为：煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 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;

class makedrink
{
public:
	virtual void boil() = 0;
	virtual void brew() = 0;
	virtual void incup() = 0;
	virtual void putsomething() = 0;
	void dodringk()
	{
		boil();
		brew();
		incup();
		putsomething();
	}
};

class coffee : public makedrink
{
public:
	virtual void boil() 
	{
		cout << "烧农夫山泉" << endl;
	}
	virtual void brew() 
	{
		cout << "冲泡咖啡" << endl;
	}
	virtual void incup() 
	{
		cout << "倒入纸杯" << endl;
	}
	virtual void putsomething() 
	{
		cout << "加糖！" << endl;
	}

};

class tea : public makedrink
{
public:
	virtual void boil()
	{
		cout << "烧矿泉水" << endl;
	}
	virtual void brew()
	{
		cout << "冲泡茶叶" << endl;
	}
	virtual void incup()
	{
		cout << "倒入玻璃杯" << endl;
	}
	virtual void putsomething()
	{
		cout << "加枸杞！" << endl;
	}

};
//方式一
//void test06092()
//{
//	coffee * cof = NULL;
//	cof = new coffee;
//	cof->boil();
//	cof->brew();
//	cof->incup();
//	cof->putsomething();
//	delete cof;
//
//	tea * te = new tea;
//	te->boil();
//	te->brew();
//	te->incup();
//	te->putsomething();
//	delete te;
//}

void dowork(makedrink * drink)
{
	drink->dodringk();
	delete drink;
}

void test06093()
{
	dowork(new coffee);
	cout << "---------------" << endl;
	dowork(new tea);
}
int main()
{
	//test06092();
	test06093();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

5 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
解决方式：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：

• 可以解决父类指针释放子类对象
• 都需要有具体的函数实现

调用顺序：子类析构，父类析构函数。所以，纯虚析构函数要进行定义。

虚析构和纯虚析构区别：

• 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 
#include 
using namespace std;

class animal
{
public :
	animal()
	{
		cout << "animal构造函数调用" << endl;
	}
	virtual void speak() = 0;
	virtual ~animal() = 0;
	//virtual ~animal()
	//{
	//	cout << "animal虚析构函数调用" << endl;
	//}
};
animal::~animal()
{
	cout << "animal纯析构函数" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。

class cat : public animal
{
public:
	cat(string name)
	{
		cout << "cat构造函数调用" << endl;
		cat_name = new string(name);
	}
	virtual void speak()
	{
		cout << *cat_name << "小猫在说话" << endl;
 	}
	~cat()
	{
		cout << "cat析构函数" << endl;
		if (this->cat_name != NULL)
		{
			delete cat_name;
			cat_name = NULL;
		}
	}

	string *cat_name;
	

};
void test06094()
{
	animal * ani = new cat("tom");
	ani->speak();
	delete ani;
}

int main()
{
	test06094();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

6 电脑组装

案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）
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，例如Intel厂商和Lenovo厂商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

#include 
using namespace std;

class cpubase
{
public:
	virtual void address() = 0;
};

class nvidiabase
{
public:
	virtual void address() = 0;
};

class memorybase
{
public:
	virtual void address() = 0;
};

class computerbase
{
public :
	computerbase(cpubase * cpubas, nvidiabase * nvidiabas, memorybase * memorybas)
	{
		m_cpu = cpubas;
		m_nvidia = nvidiabas;
		m_memory = memorybas;
	}
	void work()
	{
		m_cpu->address();
		m_nvidia->address();
		m_memory->address();
	}
	~computerbase()
	{
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}

		if (m_nvidia != NULL)
		{
			delete m_nvidia;
			m_nvidia = NULL;
		}

		if (m_memory != NULL)
		{
			delete m_memory;
			m_memory = NULL;
		}
		
	}
	cpubase * m_cpu;
	nvidiabase * m_nvidia;
	memorybase * m_memory;
};

class intelcpu : public cpubase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "CPU: intelcpu" << endl;
	}
};

class chinacpu : public cpubase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "CPU: chinacpu" << endl;
	}

};
class amdshow : public nvidiabase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "Display：AMDshow" << endl;
	}
};

class nvidiashow : public nvidiabase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "Display：NVIDIAshow" << endl;
	}
};
class caihong7 : public memorybase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "Memory：caihong7" << endl;
	}
};
class shumaxibu : public memorybase
{
public:
	virtual void address()
	{
		cout << "Memory：shumaxibu" << endl;
	}
};

void test060969()
{
	//第一台电脑零件
	cpubase * cpuba = new intelcpu;
	nvidiabase * nvidiaba = new amdshow;
	memorybase * memoryba = new caihong7;
	//第一台电脑
	cout << "computer1 start:" << endl;
	computerbase * computer1 = new computerbase(cpuba, nvidiaba, memoryba);
	computer1->work();
	delete computer1;

	//第二胎
	cout << "computer2 start:" << endl;
	computerbase * computer2 = new computerbase(new chinacpu, new nvidiashow, new shumaxibu);
	computer2->work();
	delete computer2;

	//第二胎
	cout << "computer3 start:" << endl;
	computerbase * computer3 = new computerbase(new intelcpu, new nvidiashow, new caihong7);
	computer3->work();
	delete computer3;

	//第二胎
	cout << "computer4 start:" << endl;
	computerbase * computer4 = new computerbase(new intelcpu, new amdshow, new caihong7);
	computer4->work();
	delete computer4;
}

int main()
{
	
	test060969();
	system("pause");
	return 0;
}