多态——C++第三大特性

news2025/1/31 8:00:34

一、多态的概念

1、概念

二、多态的定义及实现

1、构成条件

2、虚函数

3、虚函数的重写

4、C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写

5、重载、覆盖（重写）、隐藏（重定义）的对比

三、抽象类

1、概念

2、接口继承和实现继承

四、多态的原理

1、虚函数表

2、多态的原理

一、多态的概念

1、概念

当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。

举个栗子：比如买票这个行为，当普通人买票时，是全价买票；学生买票时，是半价买票；军人
买票时是优先买票。
再举个栗子：最近为了争夺在线支付市场，支付宝年底经常会做诱人的扫红包-支付-给奖励金的
活动。那么大家想想为什么有人扫的红包又大又新鲜8块、10块...，而有人扫的红包都是1毛，5
毛....。其实这背后也是一个多态行为。支付宝首先会分析你的账户数据，比如你是新用户、比如
你没有经常支付宝支付等等，那么你需要被鼓励使用支付宝，那么就你扫码金额 =
random()%99；比如你经常使用支付宝支付或者支付宝账户中常年没钱，那么就不需要太鼓励你
去使用支付宝，那么就你扫码金额 = random()%1；总结一下：同样是扫码动作，不同的用户扫
得到的不一样的红包，这也是一种多态行为。ps：支付宝红包问题纯属瞎编，大家仅供娱乐。

二、多态的定义及实现

1、构成条件

必须通过基类的指针或者引用调用虚函数

被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

2、虚函数

被virtual修饰的类成员函数称为虚函数

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

3、虚函数的重写

虚函数的重写（覆盖）：派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数（即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同），称子类的虚函数重写了基类的虚函数。

class Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};
class Student :public Person
{
public:
	virtual void BuyTicket()
	{
		cout << "买票-半价" << endl;
	}
};
void Func(Person& p)
{
	p.BuyTicket();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(ps);
	Func(st);
	return 0;
}

两个例外：

1、协变（基类与派生类虚函数返回值类型不同）

派生类重写基类虚函数时，与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指
针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时，称为协变。

class A
{

};
class B :public A
{

};
class Person
{
public:
	virtual A* f()
	{
		return new A;
	}
};
class Student :public Person
{
public:
	virtual B* f()
	{
		return new B;
	}
};

2、析构函数的重写（基类与派生类析构函数的名字不同）

如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，
都与基类的析构函数构成重写，虽然基类与派生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;
	}
};
//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
int main()
{
	Person* p1 = new Person;
	Person* p2 = new Student;
	delete p1;
	delete p2;
	return 0;
}

4、C++11提供了override和final两个关键字，可以帮助用户检测是否重写

1、final:修饰虚函数，表示该虚函数不能再被重写

2、override:检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译报错

class Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{

	}
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive()override
	{
		cout << "奔驰舒服" << endl;
	}
};

5、重载、覆盖（重写）、隐藏（重定义）的对比

三、抽象类

1、概念

纯虚函数：在虚函数的后面写上=0

抽象类：包含纯虚函数的类

抽象类不能实例化出对象

派生类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，派生类才能实例化出对象。

class Car
{
public:
	virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{
		cout << "奔驰舒服" << endl;
	}
};
class BMW :public Car
{
public:
	virtual void Drive()
	{
		cout << "BMW好操控" << endl;
	}
};
void Test()
{
	Car* pBenz = new Benz;
	pBenz->Drive();
	Car* pBMW = new BMW;
	pBMW->Drive();
}

2、接口继承和实现继承

普通函数的继承是一种实现继承，派生类继承了基类函数，可以使用函数，继承的是函数的实
现。

虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是基类虚函数的接口，目的是为了重写，达成
多态，继承的是接口。所以如果不实现多态，不要把函数定义成虚函数。

四、多态的原理

1、虚函数表

一个含有虚函数的类中都至少有一个虚函数表指针，因为虚函数的地址要被放到虚函数表中，虚函数表也叫虚表。

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Base::Func1()" << endl;
	}
	virtual void Func2()
	{
		cout << "Base::Func2()" << endl;
	}
	void Func3()
	{
		cout << "Base::Func3()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};
class Derive :public Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Derive::Func1()" << endl;
	}
private:
	int _d = 2;
};
int main()
{
	Base b;
	Derive d;
	return 0;
}

测试以上代码，我们知道——

Func1完成了重写，所以d的虚表中存的是重写的Derive::Func1,所以虚函数的重写也叫作覆盖。重写是语法的叫法，覆盖是原理层的叫法。

虚函数表本质上是一个存虚函数指针的指针数组。

2、多态的原理

(250条消息) c++ 多态原理详解_不倒翁*的博客-CSDN博客_c++多态原理https://blog.csdn.net/qq_51579696/article/details/124556099?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522167102282216782425155307%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=167102282216782425155307&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~hot_rank-4-124556099-null-null.142^v68^control,201^v4^add_ask,213^v2^t3_control1&utm_term=%E5%A4%9A%E6%80%81%E7%9A%84%E5%8E%9F%E7%90%86&spm=1018.2226.3001.4187