类和对象——多态

史迪奇1192024-08-04 18:09

本笔记为观看53 类和对象-多态-多态的基本语法_哔哩哔哩_bilibili之后的学习笔记。

多态的基本概念

多态分为两类

  • 静态多态：函数重载 和运算符重载 属于静态多态，复用函数名
  • 动态多态：派生类 和虚函数 实现运行时多态

静态多态和动态多态区别：

  • 静态多态 的函数地址早绑定 -编译阶段确定函数地址
  • 动态多态 的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;

//多态

//动物类
class Animal
{
public:
	//虚函数
	virtual void speak()
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

//猫类
class Cat : public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	
	}
};
//狗类
class  Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

//执行说话的函数
//地址早绑定 在编译阶段就确定了函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，即：地址晚绑定
void doSpeak (Animal &animal)
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);

	Dog dog;
	doSpeak(dog);
}

int main()
{
	test01;
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

多态满足条件

  • 有继承关系
  • 子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

  • 父类指针 或引用对象 指向子类

重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

多态案例一-计算器类

多态的优点：

  • 代码组织结构清晰
  • 可读性强
  • 利于前期和后期的扩展以及维护

普通写法：

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//普通写法
class   Calculator
{
public:
	int getResult(string oper)
	{
		if (oper == "+")
		{
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-")
		{
			return m_Num1 - m_Num2;
		}
		else if (oper == "*")
		{
			return m_Num1 * m_Num2;
		}
	}

	int m_Num1; //操作数1
	int m_Num2; //操作数2
};

void test01()
{
	//创建计算器对象
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;

	cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;
	cout << c.m_Num1 << "-" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("-") << endl;
	cout << c.m_Num1 << "*" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("*") << endl;
}

int main()
{
	test01;
	system("pause");
	return 0;
}

利用多态实现：

cpp 复制代码 
//利用多态实现计算器

//实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}

	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

//加法计算器类
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getRestult()
	{
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getRestult()
	{
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getRestult()
	{
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};

void test02()
{
	//多态使用条件
	//父类指针或者引用指向子类对象
	
	//加法运算
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;

	cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	//用完后记得销毁
	delete abc;

	//减法运算
	abc = new SubCalculator;
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;

	cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	delete abc;

	//乘法运算
	AbstractCalculator* abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 100;
	abc->m_Num2 = 100;

	cout << abc->m_Num1 << "*" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
	delete abc;
}

int main()
{
	test01;
	test02;
	system("pause");
	return 0;
}

纯虚函数和抽象类

多态中，父类虚函数的实现没有什么意义，所以将虚函数改为 纯虚函数。

纯虚函数 语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0；

抽象类：有纯虚函数的类

抽象类特点：

  • 无法实例化对象
  • 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;

//纯虚函数和抽象类
class Base
{
public:
	//抽象类特点：
	//1、无法实例化对象
	//2、抽象类的子类 必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	virtual void func() = 0;

};

class Son :public Base
{
public:
	virtual void func() 
	{
		cout << "func函数调用" << endl;
	};
};

void test01()
{
	//Base b;//抽象类无法实例化对象
	//new Base;//抽象类是无法实例化对象

	Son s;//抽象类的子类 必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	Base* base = new Son;
	base->func();
}

int main()
{
	test01();
	 
	return 0;
}

多态案例二-制作饮品

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//多态案例2 制作饮品
class AbstractDrinking
{
public:

	//煮水
	virtual void Boil() = 0;

	//冲泡
	virtual void Brew() = 0;

	//倒入水中
	virtual void PourInCup() = 0;

	//加入辅料
	virtual void PutSomething() = 0;

	void makeDrink()
	{
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

//制作咖啡
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 << "加入糖和牛奶" << endl;
	}
};

//制作茶叶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮矿泉水" << endl;
	}

	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡茶叶" << 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;
	}
};

//制作函数
void doWork(AbstractDrinking * abs) //AbstractDrinking * abs = new Coffee
{
	abs->makeDrink();
	delete abs; //释放
}

void test01()
{
	//制作咖啡
	doWork(new Coffee);

	cout << "--------------------" << endl;
	//制作茶叶
	doWork(new Tea);
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

虚析构和纯虚析构

多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码

解决方法：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

虚析构和纯虚析构共性：

  • 可以解决父类指针释放子类对象
  • 都需要具体的函数实现

虚析构和纯虚析构区别：

  • 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

虚析构语法：

virtual ~类名（）{}

纯虚析构语法：

virtual ~类名（） = 0；

类名：：~类名（）{}

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS  1
#include<iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:

	//纯虚函数
	virtual void speak() = 0;
};

class Cat :public Animal
{
public:

	virtual void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

void test01()
{
	Animal* animal = new Cat;
	animal->speak();
	delete animal;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;

}

多态案例三-电脑组装

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//抽象不同零件类
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
	//抽象的计算函数
	virtual void calculate() = 0;
};

//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
	//抽象的显示函数
	virtual void display() = 0;
};

//抽象内存条类
class Memory
{
public:
	//抽象的存储函数
	virtual void storage() = 0;
};

//电脑类
class Computer
{
public:
	Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
	{
		m_cpu = cpu;
		m_vc = vc;
		m_mem = mem;
	}

	//提供工作的函数
	void work()
	{
		//让零件工作起来，调用接口
		m_cpu->calculate();
		m_vc->display();
		m_mem->storage();
	}

	//提供析构函数 释放3个电脑零件
	~Computer()
	{
		//释放CPU零件
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}
		//释放显卡零件
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
		}
		//释放内存条零件
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_mem;
			m_mem = NULL;
		}
	}

private:

	CPU* m_cpu; //CPU的零件指针
	VideoCard* m_vc; //显卡零件指针
	Memory* m_mem; //内存条零件指针
};

//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};

class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};

class IntelMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};

//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};

class LenovoMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//第一台电脑零件
	CPU* intelCpu = new IntelCPU;
	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory* intelMem = new IntelMemory;

	cout << "第一台电脑开始工作" << endl;
	//创建第一台电脑
	Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
	computer1->work();
	delete computer1;

	cout << "------------------" << endl;
	cout << "第二台电脑开始工作" << endl;
	//第二台电脑组装
	Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);
	computer2->work();
	delete computer2;

	cout << "------------------" << endl;
	cout << "第三台电脑开始工作" << endl;
	//第三台电脑组装
	Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);
	computer3->work();
	delete computer3;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}
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