C++入门——“多态”

news2024/11/15 11:25:45

一、多态

多态是面向对象的一个重要特性，它允许程序在运行时通过传入不同对象而呈现出不同的运行结果，比如同样的采访，询问老师的年龄和学生的年龄最后得到的结果是不一样的，这就呈现出一种多态。

多态分为两种：静态多态（编译时期就确定）和运行时多态（运行时期就确定）。编译时的多态比如有：重载，模版等，本文介绍运行时多态。

二、多态的实现条件

多态的实现有两个基本条件

a.必须是基类的引用或者指针来调用相应的函数。

b.被调用的函数是虚函数。

1.重写（覆盖）

派生类中有和基类一样的虚函数，那么这两个函数构成重写。重写的实现条件是函数名、函数参数、返回值（协变除外）相同。

2.虚函数

被关键字“virtual”修饰的函数叫做虚函数，例如 virtual void f(int a)。使用virtual的前提是类的成员函数。值得注意的是，派生类的虚函数的virtual可以不用显式的写出来，但是基类必须写。

以下是一个多态的例程：

#include <iostream>

using namespace std;


class kids
{
public:

	virtual void getage()
	{
		cout << "kids is " << 16 << endl;
	}


};


class student : public kids
{
public:

	virtual void getage()
	{
		cout << "student is " << 20 << endl;
	}



};


int main()
{
	kids* kid = new kids;

	kids* stu = new student;

	kid->getage();
	stu->getage();


	delete kid;
	delete stu;
	return 0;
}

它的运行结果是：

在main函数中，先定义了一个基类的指针让它指向派生类的对象，这样构成了第一个条件，调用的函数是一个虚函数，然后满足了第二个条件，这样就形成了多态。

为什么是基类的指针或者引用呢？

只有基类的指针或者引用才能既指向基类对象，又指向派生类的对象。

虚函数有个很重要的内容，就是当子类和派生类的析构函数被定义的时候，需要将析构函数写成虚函数以构成重写，倘若不这样写，则会发生内存泄漏的问题：

#include <iostream>

using namespace std;



class kids
{
public:

	~kids()
	{
		cout << " ~kids() " << endl;
	}

};


class student : public kids
{
public:

	~student()
	{
		cout << " ~student() " << endl;
	}
};


int main()
{
	kids* kid = new kids;

	kids* stu = new student;



	delete kid;
	delete stu;
	return 0;
}

运行结果：

可以看到，“stu”对象的析构函数没有被调用，原因是kids* stu = new student;代码发生了切片，导致只释放了“stu”的基类的资源。那么我们需要把析构函数写成虚函数并构成重写。为什么能构成重写呢？编译器会在编译时将析构函数的名字做了一个特殊处理成“destructor”的名称，于是乎加上virtual自然也能构成重写。最后在delete的时候就会发生多态行为，从而正确释放资源。

三、多态中需要注意的问题

当基类和派生类的虚函数构成重写时，如果函数有缺省值，无论调用的是哪一个虚函数，都会使用基类的缺省值：

#include <iostream>

using namespace std;


class kids
{
public:

	virtual void getage(int age = 16)
	{
		cout << "kids is " << age << endl;
	}


};


class student : public kids
{
public:

	virtual void getage(int age = 20)
	{
		cout << "student is " << age << endl;
	}



};


int main()
{
	kids* kid = new kids;

	kids* stu = new student;

	kid->getage();
	stu->getage();


	delete kid;
	delete stu;
	return 0;
}