c++第十一天（基类与派生类的赋值问题和动态多态）

目录

一、派生类和基类的赋值关系：

二、虚指针访问虚表中的虚函数

三、动态多态

四、纯虚函数与抽象类

五、虚析构

六、纯虚函数和overide

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一、派生类和基类的赋值关系：

1、派生类可以赋值给基类；基类不可以赋值给派生类。

2、原因：派生类所占的空间比基类大。赋值运算会调用operator =()函数，赋值操作以左边对象为准，因为右边对象的成员比左边对象的成员多（派生类继承基类的信息，还有自己特有的成员），operator=()函数严格按照命令来进行赋值操作时，由于在右边对象中找不到指定的某个成员，所以会导致出错。

3、对象指针赋值

（1）基类对象可以定义一个指针指向派生类，但是派生类不可以定义指针指向基类。

Father f； 
Son s；
Father *p1 = &s；//可以 
Son *p2 = &f；//不可以 

（2）原因：派生类指针指向的空间比基类大。（可能会越界访问） 所以当基类的指针操作派生类的对象时，由于基类指针会像操作基类那样操作派生类对象，而基类对象所占用的内存空间通常会小于派生类对象，所以基类指针不会超出派生类对象去操作数据。反之派生类指针指向基类对象，那么就会把一部分不属于基类对象的内存也包括进来操作，于是在使用该指针进行操作时，常常会删除或修改了基类对象之外的数据，产生一些不易察觉而且后果很严重的错误。所以派生类指针是不允许指向基类对象的。

 （3）基类的指针只能指向派生类继承的基类空间（相当于指向基类本身）。

 下列展示一下代码：

demo1
#include 

using namespace std;
基类
class base
{
public:
    base(int d) : data(d) {}
    int data;
};

//派生类
class xbase : public base
{
public:
    xbase(int xd, int d) : base(d)
    {
        this->xdata = xd;
    }
    int xdata;
};

int main()
{

    定一个基类
    base a(100);

    派生类
    xbase b(123, 233);

    cout << a.data << endl;
    cout << b.data << endl;
    cout << b.xdata << endl;

    把派生类赋值给 基类
    a = b;
    cout << a.data << endl; 输出的是 233 ,因为233是派生类传给基类的，派生类覆盖基类后，基类再调用就就是原来传递的值

    // b=a;  基类无法 覆盖 派生

    
    base *p = &b;   //基类指向派生类
    只能是基类在左边，而且基类指针指向的也是指向继承过来那个区域本身的地址
    p->data = 200;

    使用基类对派生类作引用 ,为什么类型不需要匹配？？ 因为引用是一个指针常量 int *const p，本质是一个常量
    base &q = b;
    // int *const p1; 有问题，常量指针必须定义的时候初始化
    int const *p2;   常量指针定义的时候不用初始化
    // xbase *bq = &a;
    // xbase &bbq = a;
}

demo2
这个指针的引用比较难看懂，需要指针厉害才行
int main()
{

	cout << sizeof(base) << endl;

	base tmp;

	cout << &tmp << endl;
	cout << &tmp.a << endl;    tmp 和 tmp.a 的地址是一样的
	cout << &tmp.b << endl;

	获取虚表的地址
	long long *v_addr = (long long *)(*((long long *)&tmp)); 得到首地址 -> 拿该地址上 8 个空间的数据！

	cout << v_addr << endl;

	利用虚表地址访问虚函数
	typedef void (*Fun)(void); 重命名函数指针类型
	Fun pfun;				   定义一个函数指针 pfun

	保存虚函数的地址
	pfun = (Fun)*v_addr; 强制类型转换为该函数指针类型
	调用虚函数
	pfun();

	pfun = (Fun) * (v_addr + 1);
	pfun();

	pfun = (Fun) * (v_addr + 2);
	pfun();
}

二、虚指针访问虚表中的虚函数

 1、虚表指针，永远都是储存在对象的首地址上的。

2、所有的虚函数，都储存在系统的虚表中。

3、子类会把父类的虚表指针也继承下来，子类与父类共用一个虚表（实现覆盖）。

4、虚表指针（virtual）

（1）虚函数虚表指针永远是储存在对象是首地址中。（它和数据成员的顺序无关） .

（2）virtual ，含有虚方法，系统就会创建一个 *vptr 指针，指向系统中的虚表。

（3）所有的虚函数，都存储在系统的虚表中。

（4）virtual void show(){}     //虚函数

（5）子类会把父类的虚表指针也继承下来，子类与父类共用虚表（实现覆盖）。

三、动态多态

1、多态：

优点：提高代码的复用性！

概念：一个函数作用于不同的参数，所得到的结果不一样。

静态多态 : 程序在编译阶段已经 确定将要执行的状态。 （函数重载，运算符重载，模板）

动态多态 ：程序在运行阶段才能确定将要执行的状态。 （动态绑定）

2、动态多态使用前提：

（1）基类要有虚函数 。

（2）派生类重写基类的虚函数  （实现覆盖）。

（3）通过基类的指针或引用指向派生类的对象，并调用重写后的接口。 （类外函数调用）

缺一不可。

3、什么时候使用动态多态？

答：想要一个函数实现不同的功能时，就采用动态多态的设计方式。（重载只是同名函数具有不同参数，动态多态是同一个函数具有同样的参数）。

四、纯虚函数与抽象类

格式：virtual  函数返回类型  函数名（参数表）= 0；  //纯虚函数  virtual  void  show( ) = 0；

1、当一个类中含有一个纯虚函数，那么这个类就是抽象类！

2、抽象类不能定义对象。（不能实例化，子类也不能）。

3、当一个函数覆盖纯虚函数，这个类就不是抽象类了。

#include 

using namespace std;

定义一个抽象类 
class  base{
public:
    定义一个纯虚函数 
    virtual void show()=0;
};

没有覆盖基类的纯虚函数，xbase 还是一个抽象类 
class xbase : public base {
public: 
    void show_xbase(){
        cout << "show_xbase" <

4、抽象类的作用是说明这个类要实现动态多态 ( 预留接口 ) 。

五、虚析构

作用：把所有的析构函数放入虚表，使派生类的析构函数也能执行。

1、基类不能用指针为子类释放空间，无法调用子类析构函数，需要用虚析构才能释放。

2、语法： virtual ~基类名 ( ) { }   //虚析构函数

3、要求：在基类的析构函数前面加上virtual，或者在基类和子类的析构函数前面都加上virtual，不能只在子类前面加。

class  base {
public: 
    base() { 
        cout << "base构造函数" << endl; 
    }
    virtual ~base(){ 
        cout << "~base析构函数" << endl; 
    }
}; 
class  xbase : public base {
public:    
    xbase(){
        cout << "xbase构造函数" << endl;
        p = new int;
        cout << "分配堆空间" << p << endl;
    }
    ~xbase(){ 
        cout << "~xbase析构函数" << endl;
        cout << "p -> 释放堆空间"<< p << endl;
        delete  p; 
    }
private: 
    int *p;
}; 

利用基类调用构造函数和析构函数，但不能调用子类的析构函数，需要在基类的析构函数前面加上virtual方法。
void test(base *p){    
    delete p; 删除基类指针后就不能触发派生类的析构函数了，因为它是调用（指向）派生类空间的。
}

int main()
{
    test(new xbase); 
}

4、关键点： 在delete删除基类指针 p 后就不能触发派生类的析构函数了，因为它是调用派生类空间的。指针 p 只和基类的析构函数静态绑定，没有和子类的析构函数绑定。在 delete 了 p 之后就只调用了基类的析构函数。

追加：虚析构动态绑定的实现条件，（和动态多态的条件一样）。

 （1） 通过指针调用函数。

 （2）虚函数。

 （3）必须是向上转型（即基类指针指向子类对象）。

问：构造函数在什么时候执行呢？

答：构造函数是在创建对象的时执行的。

5、虚析构的本质：

利用virtual关键字让基类和派生类的析构函数一起放入虚表中（继承下来的，派生类可以不声明virtual），在调用 p 释放的时候调用共有的虚表函数，一起调用析构函数释放。

六、纯虚函数和overide

描述：override保留字表示当前函数重写了基类的虚函数。

虚函数：关键字“virtual”,在基类中声明，且在基类中有函数体；

纯虚函数：在虚函数后面加上“=0”，纯虚函数在基类中没有函数体；

抽象类：包含纯虚函数的类。

子类继承并对纯虚函数进行实现（子类重写基类虚函数），使用保留字“override”。 

基类的纯虚函数：
    virtual void update(const int& num) = 0;

子类重写基类虚函数：
    virtual void update(const int& num) override;   //并在子类中对该函数进行实现。