引例:
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"动物在说话"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"小猫在说话"<<endl;
}
};
void DoSpeak(Animal &animal)
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
}
int main()
{
test01();
}
这段代码会显示动物在说话,但函数中的本意是想显示小猫在说话。
因为
void DoSpeak(Animal &animal)
的地址在编译阶段已经被绑定了,
如果想执行小猫在说话,那么就要使用动态多态的技术,使函数的地址在运行时绑定。
零、什么是多态?
多态是面向对象编程中的一个概念,指同一个方法或操作可以被不同的对象调用,产生不同的结果。也可以理解为同一个接口,不同的实现方式。
在多态的概念中,通过继承,子类可以重写父类的方法,从而实现多态。例如,一个父类有一个某方法,子类可以继承该父类,并重写该方法,从而实现不同的行为。
多态的好处在于,可以增强代码的灵活性和可扩展性,让代码更加面向对象。
一、满足动态多态的条件:
1.有继承关系
2.子类重写父类的虚函数(重写:函数除了函数体,函数头一模一样)
二 、动态多态的使用:
父类的指针或引用 执行子类对象
父类中的被重写函数前面加上virtual,变成虚函数。
例如:void DoSpeak(Animal &animal) 中的 Animal &animal
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
virtual void speak()//虚函数
{
cout<<"动物在说话"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"小猫在说话"<<endl;
}
};
void DoSpeak(Animal &animal)
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
}
int main()
{
test01();
}
三、多态的原理
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"动物在说话"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"小猫在说话"<<endl;
}
};
void DoSpeak(Animal &animal)
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
}
void test02()
{
cout<<"sizeof(Animal) = "<<sizeof(Animal)<<endl;
}
int main()
{
//test01();
test02();
}
父类中的speak没有变成虚函数前,父类的大小时1字节,也就是一个空类
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"动物在说话"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"小猫在说话"<<endl;
}
};
void DoSpeak(Animal &animal)
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
}
void test02()
{
cout<<"sizeof(Animal) = "<<sizeof(Animal)<<endl;
}
int main()
{
//test01();
test02();
}
加了virtual变成虚函数后,父类大小是8字节,多了一个指针。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
virtual void speak()
{
cout<<"动物在说话"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout<<"小猫在说话"<<endl;
}
};
void DoSpeak(Animal &animal)
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
}
void test02()
{
cout<<"sizeof(Animal) = "<<sizeof(Animal)<<endl;
}
int main()
{
//test01();
test02();
}
有虚函数的类会包含一个虚函数指针vfptr
vfptr会指向一个vftable(虚函数表),vftalble中会存放该虚函数的地址。子类中重写虚函数时会将子类的vftable中的地址覆盖为子类中的虚函数地址。
四、多态案例(计算器)
不用多态的版本:
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Calculator
{
public:
int getResult(string oper)
{
if(oper=="+")
return m_Nums1+m_Nums2;
else if(oper=="-")
return m_Nums1-m_Nums2;
else if(oper=="*")
return m_Nums1*m_Nums2;
}
int m_Nums1;
int m_Nums2;
};
void test01()
{
Calculator c;
c.m_Nums1=10;
c.m_Nums2=10;
cout<<c.m_Nums1<<"+"<<c.m_Nums2<<"="<<c.getResult("+")<<endl;
cout<<c.m_Nums1<<"-"<<c.m_Nums2<<"="<<c.getResult("-")<<endl;
cout<<c.m_Nums1<<"*"<<c.m_Nums2<<"="<<c.getResult("*")<<endl;
}
int main()
{
test01();
}
如果想要对计算器的操作方式有拓展,需要修改源码。
真正开发中提倡 "开闭原则"
对拓展进行开放,对修改进行关闭
用多态的版本:
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class AbstractCalculator
{
public:
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int m_Nums1;
int m_Nums2;
};
class AddCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Nums1+m_Nums2;
}
};
class SubCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Nums1-m_Nums2;
}
};
class MulCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Nums1*m_Nums2;
}
};
void test01()
{
AbstractCalculator *p=new AddCalculator;
p->m_Nums1=100;
p->m_Nums2=100;
cout<<p->m_Nums1<<"+"<<p->m_Nums2<<"="<<p->getResult()<<endl;
delete p;
p=new SubCalculator;
p->m_Nums1=100;
p->m_Nums2=100;
cout<<p->m_Nums1<<"*"<<p->m_Nums2<<"="<<p->getResult()<<endl;
delete p;
p=new MulCalculator;
p->m_Nums1=100;
p->m_Nums2=100;
cout<<p->m_Nums1<<"*"<<p->m_Nums2<<"="<<p->getResult()<<endl;
delete p;
}
int main()
{
test01();
}
五、纯虚函数与抽象类
六、多态案例(制作饮品)
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class AbstractDrinking
{
public:
//煮水
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;
//制作饮品
void makeDrink()
{
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class coffee:public AbstractDrinking
{
public:
//煮水
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<<"倒入杯中"<<endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething()
{
cout<<"加入糖与牛奶"<<endl;
}
};
class tea:public AbstractDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil()
{
cout<<"煮矿泉水"<<endl;
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout<<"冲茶叶"<<endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup()
{
cout<<"倒入杯中"<<endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething()
{
cout<<"加入枸杞"<<endl;
}
};
void doWork(AbstractDrinking *abs)
{
abs->makeDrink();
delete abs;
}
void test01()
{
doWork(new coffee);
cout<<"------------------"<<endl;
doWork(new tea);
}
int main()
{
test01();
}
七、虚析构与纯虚析构
父类指针在析构时候,不会调用子类中的析构函数,导致子类如果右堆区属性,出现内存泄露
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout<<"Animal的构造函数调用"<<endl;
}
virtual void speak()=0;
~Animal()
{
cout<<"Animal的析构函数调用"<<endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
Cat(string name)
{
cout<<"Cat的构造函数调用"<<endl;
m_Name=new string(name);
}
void speak()
{
cout<<*m_Name<<"小猫在说话"<<endl;
}
~Cat()
{
if(m_Name!=nullptr)
{
cout<<"Cat的析构函数调用"<<endl;
delete m_Name;
m_Name=nullptr;
}
}
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal=new Cat("tom");
animal->speak();
delete animal;
}
int main()
{
test01();
}
在父类的析构函数前加上virtual,就可以解决问题。
纯虚析构:virtual ~Animal()=0;
类外
Animal::~Animal()
{
cout<<"Animal纯虚析构函数调用"<<endl;
}
纯虚析构必须要有具体的函数实现
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout<<"Animal的构造函数调用"<<endl;
}
virtual void speak()=0;
/*virtual~Animal()
{
cout<<"Animal的虚析构函数调用"<<endl;
}
*/
virtual~Animal()=0;
};
Animal::~Animal()
{
cout<<"Animal纯虚析构函数调用"<<endl;
}
class Cat:public Animal
{
public:
Cat(string name)
{
cout<<"Cat的构造函数调用"<<endl;
m_Name=new string(name);
}
void speak()
{
cout<<*m_Name<<"小猫在说话"<<endl;
}
~Cat()
{
if(m_Name!=nullptr)
{
cout<<"Cat的析构函数调用"<<endl;
delete m_Name;
m_Name=nullptr;
}
}
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal=new Cat("tom");
animal->speak();
delete animal;
}
int main()
{
test01();
}