C++多态

一.概念

1.多态的概念

多态(polymorphic)就是对于某个事情,不同对象去做会有不同的状态。

(例如:不同身份的人去买火车票,会有不一样的价格)

多态是在不同继承关系的类对象,调用同一个函数,产生不同的行为。

多态的构成条件:

被调用的函数必须是虚函数,并且子类必须对父类的虚函数进行重写。

必须通过父类的指针或引用调用虚函数。

二.如何实现多态

1.使用虚函数(Virtual Function):

我们在基类中定义一个虚函数,这个函数可以在任何派生类中被 "重写" 或者说 "定制" 。

使用关键字 virtual 来声明。

2.创建派生类并重写虚函数:

在派生类中,我们提供该虚函数的具体实现。

3.通过基类的引用或指针调用虚函数:

当我们使用基类类型的指针或引用来调用虚函数时,实际调用的是对象的实际类型(派生类)

中的函数版本。

4.多态应用示例

(1)test.h

class DoorCon{

public:

virtual void open(){

qDebug() << "开门" ;

}

void close()

{

qDebug()<<"关门";

}

};

class RDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{

qDebug() << "打开卧室门" ;

}

};

class LDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{

qDebug() << "打开客厅门" ;

}

};

(2)test.cpp

DoorCon *remote = new DoorCon;

remote->open();

RDoorCon *remote2 = new RDoorCon; //多态

remote2->open();

LDoorCon *remote3 = new LDoorCon; //多态

remote3->open();

(3)输出

开门

打开卧室门

打开客厅门

三.为什么使用多态

灵活性:允许我们编写可以处理不确定类型的对象的代码。

可扩展性:我们可以添加新的派生类而不必修改使用基类引用或指针的代码。

接口与实现分离:我们可以设计一个稳定的接口,而将具体的实现留给派生类去处理。

四.抽象类及特点

1.定义:

在 C++ 中,抽象类定义了一组方法,但这些方法可能没有具体的实现。

这意味着,抽象类定义了派生类应该具有的功能,但不完全实现这些功能。

2.特点:

(1).包含至少一个纯虚函数:

抽象类至少有一个纯虚函数。这是一种特殊的虚函数,在抽象类中没有具体实现,而是留给派

生类去实现。

纯虚函数的声明方式是在函数声明的末尾加上 = 0 。

(2).不能直接实例化:

由于抽象类不完整,所以不能直接创建它的对象。

(3).用于提供基础结构:

抽象类的主要目的是为派生类提供一个共同的基础结构,确保所有派生类都有一致的接口和行

为。

3.代码示例

(1)test.h

class DoorCon{

public:

QString name;

int size;

QString color;

public:

virtual void open()=0;

virtual void close()=0;

};

class RDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{

qDebug() << "打开卧室门" ;

}

void close() override{

qDebug() << "关闭卧室门" ;

}

};

class LDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{

qDebug() << "打开客厅门" ;

}

void close() override{

qDebug() << "关闭客厅门" ;

}

};

(2)test.cpp

RDoorCon *remote2 = new RDoorCon; //多态

remote2->open();

remote2->close();

remote2->color = "白色" ;

LDoorCon *remote3 = new LDoorCon; //多态

remote3->open();

remote3->close();

remote3->name = "客厅门";

(3)输出结果

打开卧室门

关闭卧室门

打开客厅门

关闭客厅门

五.纯虚函数接口

1.在 C++ 中,虽然没有像其他编程语言(比如 Java 中的接口 Interface )一样直接定义接口的关键字,但可以通过抽象类和纯虚函数的方式来实现接口的概念。

接口通常用于定义类应该实现的方法,但不提供具体实现。

这样的实现方式允许多个类共享相同的接口,同时让每个类根据需要去实现这些接口。

2.一个类作为接口可以通过以下步骤来实现:

(1)定义抽象类 :创建一个包含纯虚函数的抽象类,这些函数构成了接口的一部分。这些函数在抽象类中只有声明而没有具体的实现。

(2)派生类实现接口 :派生类继承抽象类,并实现其中的纯虚函数,以具体实现接口定义的方法。

3.代码示例

(1)test.h

class DoorCon{

public:

QString name;

int size;

QString color;

public:

virtual void open()=0;

virtual void close()=0;

};

class RDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{};

void close() override{};

};

class LDoorCon : public DoorCon{

public:

void open() override{};

void close() override{};

};

(2)test.cpp

RDoorCon *remote2 = new RDoorCon; //多态

remote2->open();

remote2->close();

remote2->color = "白色" ;

LDoorCon *remote3 = new LDoorCon; //多态

remote3->open();

remote3->close();

remote3->name = "客厅门";

(3)输出:无输出内容

虚函数使用注意

1.虚函数如果被inline修饰,虽然可以编译通过,但是编译器会将inline属性默认忽略掉,也就是不会有作用。

2.虚函数不能是静态成员,因为静态函数没有this指针,没有this指针,用类::访问静态函数没办法访问虚表。

3.构造函数不能是虚函数,因为虚表指针是在构造函数初始化列表阶段才初始化的。

4.虚函数表在编译期间就生成了,并且放在代码段。

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