C++语法系列 类和对象Ⅴ 多态

C++语法系列 类和对象Ⅴ 多态

多态

• • • • 基本概念
      • 动态多态的满足条件
      • 动态多态的使用
      • 动态多态的原理浅析
      • 纯虚函数和抽象类
      • 虚析构和纯虚析构

基本概念

多态分为两种

• 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。编译时确定函数地址

• 动态多态

用子类和虚函数实现运行时多态，运行时确定函数地址。

父类的指针或引用指向子类的对象，根据子类的不同，来确定调用的具体是谁的函数。

//动态多态
class Animal {
public:
    virtual void speak(){
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};

class Cat: public Animal {
public:
    void speak(){			//也可以写成virtual void speak(){}
        cout << "小猫在说话" << endl;
    }
};

class Dog: public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }
};

void doSpeak(Animal& animal) {
    animal.speak();
}

int main(){
    Cat cat;
    doSpeak(cat);		//小猫在说话
    Dog dog;
    doSpeak(dog);		//小狗在说话
    return 0;
}

动态多态的满足条件

• 有继承关系
• 子类重写父类的虚函数

动态多态的使用

父类的指针或引用指向子类的对象

动态多态的原理浅析

//class Animal {
//public:
//    void speak(){
//        cout << "动物在说话" << endl;
//    }
//};
//count << sizeof(Animal);		//1，相当于一个空类，大小为1个字节

class Animal {
public:
    virtual void speak(){
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};
count << sizeof(Animal);		//4，即一个指针的大小
//此Animal类包含了一个vfptr指针，指向这个类的虚函数表vftable，表内记录了此类的虚函数的地址，比如&Animal::speak
//vfptr - virtual function pointer 虚函数(表)指针

//class Dog: public Animal {};		//如果子类不重写父类的虚函数，那么子类的虚函数表里的内容将和父类的一样，也是&Animal::speak

class Dog: public Animal {
public:
    void speak() {		//如果子类重写了虚函数，那么虚函数表中的父类虚函数地址将会被替换为子类的函数地址
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }
};

纯虚函数和抽象类

在多态中，父类中的虚函数的实现通常是无意义的，主要都是调用子类重写的内容

基于此，我们可以把虚函数改写为纯虚函数

//纯虚函数格式：
//virtual 返回值类型 函数名(参数列表) = 0;
class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0;
};

包含纯虚函数的类称为抽象类

抽象类无法实例化对象

子类要继承抽象类，必须重写它的纯虚函数，除非子类也是一个抽象类

虚析构和纯虚析构

使用多态时，如果子类中有成员变量开辟在堆区，由于父类对象析构时，不会调用子类的析构函数，会造成堆区内存泄漏的问题

• 解决方案

将父类中的析构函数改为虚析构或纯虚析构，就会自动调用子类的析构函数

• 两者共性

  • 都能自动析构子类对象
  • 都需要具体的函数实现

• 两者区别

  • 如果一个类中包含纯虚析构，则该类属于抽象类，无法实例化对象

• 语法

//虚析构
virtual ~类名(){
    //...
};

//纯虚析构
virtual ~类名() = 0;
//必须要在类外实现
类名::~类名(){
    //...
}

子类中如果没有堆区数据，可以不写虚析构和纯虚析构