【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:

复制代码
 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:

复制代码
#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。

复制代码
#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。

相关推荐
commonbelive1 分钟前
团体程序设计天梯赛——L1-100 四项全能
c++
genispan4 分钟前
QT/C++ 多线程并发下载实践
开发语言·c++·qt
-代号952724 分钟前
【JavaScript】十三、事件监听与事件类型
开发语言·javascript·ecmascript
写代码的小王吧1 小时前
【Java可执行命令】(十)JAR文件签名工具 jarsigner:通过数字签名及验证保证代码信任与安全,深入解析 Java的 jarsigner命令~
java·开发语言·网络·安全·web安全·网络安全·jar
小卡皮巴拉1 小时前
【力扣刷题实战】矩阵区域和
开发语言·c++·算法·leetcode·前缀和·矩阵
努力搬砖的咸鱼1 小时前
Qt中的数据解析--XML与JSON处理全攻略
xml·开发语言·qt·json
Pacify_The_North1 小时前
【C++进阶三】vector深度剖析(迭代器失效和深浅拷贝)
开发语言·c++·windows·visualstudio
神里流~霜灭1 小时前
蓝桥备赛指南(12)· 省赛(构造or枚举)
c语言·数据结构·c++·算法·枚举·蓝桥·构造
一人の梅雨1 小时前
化工网平台API接口开发实战:从接入到数据解析‌
java·开发语言·数据库
扫地的小何尚1 小时前
NVIDIA工业设施数字孪生中的机器人模拟
android·java·c++·链表·语言模型·机器人·gpu