C++中多态的使用和建立条件

news2024/11/7 15:28:57

一、多态引入

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。

根据代码，引入多态的概念：

#include <iostream>
using namespace std;

//定义一个成人类
class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
};

//定义一个学生类
class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
};

void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;  //成人对象
	Student st; //学生
	Func(ps);  // void Func(Person& p) 参数传参，函数调用
	Func(st);  // void Func(Person& p) 参数传参，函数调用
	return 0;
}

在这里插入图片描述
执行结果可以看出根据对象的不同，调用出来不同的结果

多态的概念：通俗来说，就是多种形态， 具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会
产生出不同的状态 。

修改上面的代码，观察结果：
#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	//修改前：virtual void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
	 void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
};

class Student : public Person {
public:
	//修改前：virtual void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
	 void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
};

void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(ps);
	Func(st);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
我们去掉virtual 关键字之后，看到结果都是调用父类的BuyTicket()函数。 原因分析：student类继承person类，两个类里面的BuyTicket()函数函数名一样，构成重定义（1.函数名相同 2.两个函数分别在父子类的作用域里 3. 父子类的同名函数不构成重写），所以子类对象赋值给父类对象的时候，会将子类对象中的父类切出来，自然而然调用的是父类的成员函数

我们再修改代码，思考结果：
#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	 virtual void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
};

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
};

void Func(Person p)  //修改前：Person& p
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(ps);
	Func(st);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
这个结果的产生原因和上面的原因是一致的，父类赋值给父类对象自然调用父类的成员函数、子类对象赋值给父类对象造成“切片”，将子类中的父类那一部分切出去，让父类对象调用

再修改代码，看结果：
#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	 virtual void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
};

class Student : public Person {
public:
	virtual void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
};

void Func(Person* p)  //修改前：Person& p
{
	p->BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(&ps);  //修改前 Func(ps);
	Func(&st);  //修改前 Func(st);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

使用指针的时候又根据指向对象的不同，调用出不同的结果

根据上面的代码结果，我们可以大概感知到多态就是根据不同继承关系的类对象，调用同一函数时产生了不同的行为。那么产生多态的条件是什么呢？

文章目录

  • 一、多态引入
        • 修改上面的代码，观察结果：
        • 我们再修改代码，思考结果：
        • 再修改代码，看结果：
  • 二、多态构成的条件
        • 回顾上面的代码，感受多态的条件
        • 析构函数的重写-析构函数名统一会被处理成destructor()
        • C++11 新语法：override 和 final
        • 抽象类
            • 1、概念
            • 2、 抽象类代码感知
  • 总结

二、多态构成的条件

重写的概念

  • 两个函数分别在子类和父类的作用域中
  • 函数名 / 返回值 / 参数都必须相同
  • 两个函数必须是虚函数 （被virtual 修饰的类成员函数成为虚函数）
  • 注意：参数只看类型是否相同，不看缺省值

多态构成的条件

  • 需要在继承中使用
  • 必须使用父类的引用或者指针调用虚函数
  • 被调用的函数必须是虚函数，且子类必须对父类的虚函数进行重写
回顾上面的代码，感受多态的条件
#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
    //父类的虚函数
	 virtual void BuyTicket() { cout << "成人买票-全价" << endl; }
};

class Student : public Person {
public:
    //子类 重写 父类的虚函数（重写：函数名、返回值、参数必须相同）
	virtual void BuyTicket() { cout << "学生买票-半价" << endl; }
};

void Func(Person* p)
{
	p->BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(&ps);
	Func(&st);
	return 0;
}

这时候指针p，它指向什么类型，就调用该类型的对象里面的成员

在这里插入图片描述

析构函数的重写-析构函数名统一会被处理成destructor()

只有子类 Student 的析构函数重写了 Person 的析构函数，下面的 delete 对象调用析构函
数，才能构成多态，才能保证 p1 和 p2 指向的对象正确的调用析构函数。
函数名处理成destructor() 才能满足多态：
如果父类的析构函数为虚函数，此时子类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，
都与父类的析构函数构成重写，虽然父类与子类析构函数名字不同。虽然函数名不相同，
看起来违背了重写的规则，其实不然，这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处
理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor。

class Person {
public:
 virtual ~Person() {cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person {
public:
 virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
int main()
{
 Person* p1 = new Person;
 Person* p2 = new Student;
 delete p1;
 delete p2;
 return 0; 
}

在这里插入图片描述
所以当父类的指针指向子类的对象时，一定需要将父类的析构函数写成虚函数，如果不定义成虚函数，那么delete p的时候，就会只父类的析构函数（切片），不会调用子类的析构函数，造成内存泄漏

C++11 新语法：override 和 final

final：修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

在这里插入图片描述

override: 检查子类虚函数是否重写了父类某个虚函数，如果没有重写编译报错

在这里插入图片描述

抽象类
1、概念

在虚函数的后面写上 “= 0” ，则这个函数为纯虚函数，包含纯虚函数的类叫做抽象类（也叫接口类），抽象类不能实例化出对象。子类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，子类才能实例化出对象。纯虚函数规范了子类必须重写，另外纯虚函数更体现出了接口继承。
在这里插入图片描述

2、 抽象类代码感知
#include <iostream>
using namespace std;

class Car
{
public:
	virtual void Drive() = 0;
	//	// 实现没有价值，因为没有对象会调用他
	//	/*virtual void Drive() = 0
	//	{
	//		cout << " Drive()" << endl;
	//	}*/
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive()  //重写父类的纯虚函数
	{
		cout << "Benz-舒适" << endl;
	}
};
class BMW :public Car
{
public:
	virtual void Drive() //重写父类的纯虚函数
	{
		cout << "BMW-操控" << endl; 
	}
};
void Test()
{
	Car* pBenz = new Benz;
	pBenz->Drive();
	Car* pBMW = new BMW;
	pBMW->Drive();
}
int main()
{
	Test();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

总结

今天我们熟悉了多态的构成条件以及多态的使用，下一次我们详细聊聊多态的原理，感知一下为什么会出现这样的结果？编译器是怎么做得？

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