【C++进阶】多态

目录

一、多态的概念

二、多态的定义及实现

多态的构成条件：

2.override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错

三、抽象类的认识

四、多态的底层原理分析(一)

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一、多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

二、多态的定义及实现

多态的构成条件：

多态是在不同继承关系的类对象，去调用同一函数，产生了不同的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票全价，Student对象买票半价。

那么在继承中要 构成多态还有两个条件 ：

• 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数。
• 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写。

2. 虚函数：

虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

class Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};

3.虚函数的重写
虚函数的重写(覆盖)：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)，称子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(因为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范，不建议这样使用。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include
using namespace std;
class Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
	}
};
class Student :public Person
{
	virtual void BuyTicket()  //派生类的virtual关键字也可以不用写也构成重写
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};
void Func1(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
void Func2(Person* p)
{
	p->BuyTicket();
}
int main()
{
	Person p;
	Student s;

	//传对象
	Func1(p);
	Func1(s);

	//传对象的地址
	Func2(&p); 
	Func2(&s);
	return 0;
}

2.协变

• 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)。
• 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。

class Person
{
public:
	virtual Person* BuyTicket()
	{
		cout << "买票-全价" << endl;
		return 0;
	}
};
class Student :public Person
{
	virtual Student* BuyTicket()  //派生类的virtual关键字也可以不用写也构成重写
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
		return 0;
	}
};
void Func1(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
void Func2(Person* p)
{
	p->BuyTicket();
}
int main()
{
	Person p;
	Student s;

	//传对象的地址
	Func2(&p);
	Func2(&s);
	return 0;
}

2.虚函数重写的两个例外之析构函数的重写
如果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。虽然函数名不相同，看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为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。
 

class Person {
public:
     virtual ~Person() {cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person {
public:
     virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数，下面的delete对象调用析构函
数，才能构成多态，才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。
int main()
{
     Person* p1 = new Person;
     Person* p2 = new Student;
     delete p1;
     delete p2;
     return 0;
}

4.C++11 override 和 final
从上面可以看出，C++对函数重写的要求比较严格，但是有些情况下由于疏忽，可能会导致函数名字母次序写反而无法构成重载，而这种错误在编译期间是不会报出的，只有在程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失，因此：C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写。
1.final:修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include
using namespace std;
class Car
{
public:
	virtual void Drive() final
	{}
};
class Benz :public Car
{
	virtual void Drive()
	{
		cout << "Benz-舒服" << endl;
	}
};
int main()
{
	Car c;
	Benz b;
	c.Drive();
	b.Drive();
	return 0;
}

2.override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include
using namespace std;
class Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{}
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Dirve() override
	{
		cout << "Benz-舒服" << endl;
	}
};
int main()
{
	Car c;
	Benz b;
	c.Drive();
	b.Drive();
	return 0;
}

5. 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

三、抽象类的认识

1.抽象类的概念
在虚函数的后面写上 =0 ，则这个函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。纯虚函数也规定强制子类去重写。
 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS   1
#include
using namespace std;
class Car
{
public:
	virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{
		cout << "Benz-舒服" << endl;
	}
};
class BMW:public Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{
		cout << "BMW-操作" << endl;
	}
};
int main()
{
	Car* p = new Benz;
	p->Drive();

	Car* b = new BMW;
	b->Drive();

	Car c;

	Benz b;

	BMW bb;
	return 0;
}

四、多态的底层原理分析(一)

这里面我们base的大小是8，引文base类中除了又成员变量int之外，还有一个_vfptr虚函数表指针也占4个字节，所以为8

class A
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "父类func1";
	}
private:
	int _a;
};
class B : public A
{
public:
	virtual void func1()
	{
		cout << "子类func1";
	}
private:
	int _b;
};

int main()
{
	A a;
	B b;
	return 0;
}

对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtual，f代表function)。一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针，因为虚函数的地址要被放到虚函数表中，虚函数表也简称虚表

这里我们要注意：只要有虚函数就有虚函数表

关于地址重写问题：

class A
{
public:
	virtual void func1()
		cout << "父类func1";
	virtual void func2()
		cout << "父类func2";
private:
	int _a;
};
class B : public A
{
public:
	virtual void func1()
		cout << "子类func1";
private:
	int _b;
};
int main()
{
	A a;
	B b;
	return 0;
}

父类和子类的虚表指针是不同的
证明父子类各有一张虚函数表!

函数func1在子类中被重写了,所以父子类虚表中的func1函数地址是不同的
函数func2没有被子类重写,所以父子类虚表中的func2函数地址是相同的

拓展结论:同一个类的不同对象共用一个虚表

2.多态深度原理剖析：

当一个函数A被重写时,它的父类虚表存放父类函数A的地址,子类虚表存放的是子类函数A的地址!

当父类的指针或引用指向子类空间时调用虚函数时,会到指向对象的虚表中中找到对应的虚函数地址,进行调用!

结论：

父子类都只有A函数或无函数时

1. 若父类写了虚函数A,而子类甚至没有写函数A,

   此时子类对象中存储的虚函数地址与父类相同

2. 若父类甚至没有写函数A,而子类直接写了虚函数A,

   则父类对象中没有虚表,而子类对象中有虚表(存放A)

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以上就是今天的分享感谢您的观看！！！

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