面向对象编程的几个基本概念--抽象、封装、继承、多态、虚函数

1、抽象

数据抽象是一种接口和实现分离的编程技术。即只对外暴露关键信息，而不呈现具体的实现细节。

举个例子，我们经常用的一些关键字如cin、cou就是数据抽象的例子。我们调用cou就能在控制台输出信息，而不用关注cou的底层实现。

2、封装

数据封装是一种把数据和操作数据的函数捆绑在一起的机制。

举个例子：下图中把三个变量和一个计算体积的函数封装成一个Box类，就是一个简单的数据封装。

class Box
{
   public:
      double getVolume(void)
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;      // 长度
      double breadth;     // 宽度
      double height;      // 高度
};

3、 继承

继承允许我们根据一个现有的类来定义一个新类，现有的类叫基类，新定义的类叫派生类。通过继承可以达到重用代码功能和提高执行效率的效果。比如我们有一个基类叫Animal，Animal中定义了两个动物通用的函数eat()和sleep()。然后通过继承Animal类定义了一个派生类Dog，Dog类除了拥有基类的eat()和sleep()外，还定义了Dog特有的bark()。

// 基类
class Animal {
    // eat() 函数
    // sleep() 函数
};

//派生类
class Dog : public Animal {
    // bark() 函数
};

4、 多态和虚函数

多态和虚函数是相互关联的两个概念。

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

虚函数 是在基类中使用关键字 virtual 声明的函数。在派生类中重新定义基类中定义的虚函数时，会告诉编译器不要静态链接到该函数。

我们想要的是在程序中任意点可以根据所调用的对象类型来选择调用的函数，这种操作被称为动态链接，或后期绑定。

举个例子：

#include  
using namespace std;
 
class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <area();
 
   // 存储三角形的地址
   shape = &tri;
   // 调用三角形的求面积函数 area
   shape->area();
   
   return 0;
}

程序的执行结果为：

Parent class area :
shape
Parent class area :
shape

可以看到输出结果并不是我们期望的结果。

导致错误输出的原因是，调用函数 area() 被编译器设置为基类中的版本，这就是所谓的静态多态，或静态链接 - 函数调用在程序执行前就准备好了。有时候这也被称为早绑定，因为 area() 函数在程序编译期间就已经设置好了。

但现在，让我们对程序稍作修改，在 Shape 类中，area() 的声明前放置关键字 virtual，如下所示：

class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      virtual int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <

 修改后的执行结果为：

Rectangle class area :70
Triangle class area :25

此时，编译器看的是指针的内容，而不是它的类型。因此，由于 tri 和 rec 类的对象的地址存储在 *shape 中，所以会调用各自的 area() 函数。

正如您所看到的，每个子类都有一个函数 area() 的独立实现。这就是多态的一般使用方式。有了多态，您可以有多个不同的类，都带有同一个名称但具有不同实现的函数，函数的参数甚至可以是相同的。