【第六天】c++虚函数多态
一、多态的概述
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(父类与子类)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。
静态多态(编译时多态,早绑定):函数重载、运算符重载
动态多态(运行时多态,晚绑定):虚函数
二、虚函数
1、知识点引入
需求:设计一个算法可以操作父类派生的所有子类
算法通用:父类指针(引用)保存 子类空间地址
父类指针 保存 子类空间地址带来的问题:
原因:
解决:通过虚函数
2、虚函数的定义
定义及用法:父类成员函数前加virtual修饰,该函数即为虚函数
子类重写父类虚函数:函数名、返回值类型、参数类型个数顺序完全一致。
动态多态条件:有继承、子类重写(覆盖)父类的虚函数,父类指针 指向子类空间。
3、虚函数原理
如果一个类中的成员函数 被virtual修饰,那么这个函数就是虚函数。类就会产生一个虚函 数指针(vfptr)指向了一张虚函数表(vftable)。
如果这个类 没有涉及到继承, 这时虚函数表中 纪录及时当前类的虚函数入口地址。
Animal的类的结构:
一旦子类重写父类虚函数,就会将子类的虚函数肉蔻地址,覆盖虚函数表中原来的入口地址。
Dog的类存结构:
三、纯虚函数和抽象类
在设计时,常常希望基类仅仅作为其派生类的一个接口。并且不希望用户实际的创建一个基类的对象。所以创建一个纯虚函数允许接口中放置成员原函数,而不一定要提供一段可能对这个函数毫无意义的代码。
一个纯虚函数(pure virtual function),使得基类称为抽象类(abstract class),抽象类 必须被继承 同时 子类 必须重写 父类的所有纯虚函数,否则 子类也是抽象类。纯虚函数使用关键字virtual并在其后面加上=0。抽象类 不能实例化 对象,如果试图去实例化一个抽象类,编译器则会阻止这种操作。
虚函数不实现函数体:
class Animal
{
public://纯虚函数virtual void speak(void)=0;
};
抽象类主要的目的 是设计 类的接口:
#include <iostream>
using namespace std;
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking{
public://烧水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;//规定流程void MakeDrink(){this‐>Boil();Brew();PourInCup();PutSomething();}
};//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking{
public://烧水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 << "将咖啡倒入杯中!" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入牛奶!" << endl;}
};//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking{
public://烧水virtual void Boil(){cout << "煮自来水!" << endl;
}//冲泡virtual void Brew(){cout << "冲泡茶叶!" << endl;}//倒入杯中virtual void PourInCup(){cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入食盐!" << endl;}
};//业务函数
void DoBussiness(AbstractDrinking* drink){drink‐>MakeDrink();delete drink;
}int main(int argc, char *argv[])
{DoBussiness(new Coffee);//new Coffee 是在堆上分配内存创建一个 Coffee 对象,然后将该对象的指针传递给 DoBussiness 函数进行处理。cout << "‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐" << endl;DoBussiness(new Tea);return 0
}
虚函数 和纯虚函数的 区别:
虚函数:virtual修饰 有函数体 不会导致父类为抽象类。
纯虚函数:virtual修饰,=0,没有函数体 导致父类为抽象类。子类必须重写父类的所有 纯虚函数。
四、虚析构函数
构造的顺序:父类--->成员---->子类
析构的顺序:子类--->成员---->父类
虚析构:通过父类指针 释放整个子类空间。
原理:
五、纯虚析构
纯虚析构的本质是析构函数,负责释放各类的空间。而且析构函数不能被继承。 故必须为纯虚析构函数提供一个函数体,纯虚析构函数 必须在类外实现。
#pragma warning(disable:4996)
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
class Animal
{
public://纯虚函数virtual void speak(void)=0;//纯虚析构//纯虚析构函数 必须在类外实现virtual ~Animal()=0;
};
class Dog:public Animal
{
public://子类重写父类的虚函数,本质仍是虚函数,此时关键字virtual可省void speak(void){cout << "狗在汪汪" << endl;}~Dog(){cout<<"Dog析构函数"<<endl;}
};
void test()
{Animal* p = new Dog;p->speak();delete p;}
int main(int argc, char* argv[])
{test();return 0;
}
//纯虚析构函数 必须在类外实现
Animal::~Animal()
{cout<<"Animal析构函数"<<endl;
}
虚析构 和纯虚析构的区别:
虚析构:virtual修饰,有函数体,不会导致父类为抽象类。
纯虚析构:virtual修饰,=0,函数体必须类外实现,导致父类为抽象类。
六、多态的常见问题
1、多态的分类
2、谈谈你对动态捆绑机制的理解(虚函数实现原理)
3、重载、重定义、重写的区别
4、虚函数和纯虚函数的区别
5、虚析构和纯虚析构的区别
6、虚函数的作用
7、虚析构的作用
八、重载、重定义、重写的区别
重载:同一作用域,同名函数,参数的顺序、个数、类型不同 都可以重载。函数的返回值 类型不能作为重载条件(例:函数重载、运算符重载)
重定义:有继承,子类 重定义 父类的同名函数(非虚函数), 参数顺序、个数、类型可以 不同。子类的同名函数会屏蔽父类的所有同名函数(可以通过作用域解决)
重写(覆盖):有继承,子类重写 父类的虚函数。返回值类型、函数名、参数顺序、个 数、类型都必须一致。
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