多态

多态

1 多态的基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一

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

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：父类指针或引用指向子类对象

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
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class Animal{
	public:
		void speak(){
			cout<<"动物在说话"<<endl; 
		}
};
class Cat:public Animal{
	public:
		void speak(){
			cout<<"小猫在说话"<<endl;
		}
};
//地址早绑定，在编译阶段就确定了函数地址 
void dospeak(Animal &animal){
	animal.speak();
} 
void test01(){
	Cat cat;
	dospeak(cat); //Animal &animal = cat 
}

运行结果：

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动物在说话

  • 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

    如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
    如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编

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class Animal{
	public:
    //函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
		virtual void speak(){ //虚函数 
			cout<<"动物在说话"<<endl; 
		}
};
class Cat:public Animal{
	public:
    //重写 函数返回值类型 函数名 参数列表完全相同
		void speak(){
			cout<<"小猫在说话"<<endl;
		}
};

运行结果：

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小猫在说话

2 纯虚函数和抽象类

  • 在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容，因此可以将虚函数改为纯虚函数。当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类。

  • 纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0 ;

  • 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
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class Animal{
	public:
		//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
		//抽象类无法实例化对象
		//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
		virtual void speak() = 0;//纯虚函数 
};
class Cat:public Animal{
	public:
		void speak(){
			cout<<"小猫在说话"<<endl;
		}
};
void dospeak(Animal &animal){
	animal.speak();
} 
void test01(){
	Animal *base = NULL;
	//Base b;//错误，抽象类无法实例化对象
	//base = new Animal; //错误，抽象类无法实例化对象
	base = new Cat;
	base->speak();
	delete base; 
}

3 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。

  • 解决方式：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
    • 都需要有具体的函数实现

  • 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(){}

  • **示例：下面这个例子，父类指针析构时不会调用子类的析构函数，导致如果子类有数据在堆区但是释放不了，内存泄漏 **

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class Animal{
	public:
		virtual void speak() = 0;//纯虚函数 
		Animal(){
			cout<<"Animal的构造函数"<<endl;
		}
		~Animal(){
			cout<<"Animal的析构函数"<<endl;
		}
};
class Cat:public Animal{
	public:
		Cat(string name){
			cout<<"Cat的构造函数"<<endl; 
			m_name = new string(name);//创建在堆区 
		}
		void speak(){
			cout<<*m_name<<"小猫在说话"<<endl;
		}
		~Cat(){
			if(m_name!=NULL){
				cout<<"Cat的析构函数"<<endl;
				delete m_name;
				m_name = NULL;
			}
		} 
		string *m_name;
};
void dospeak(Animal &animal){
	animal.speak();
} 
void test01(){
	Animal *base = new Cat("Tom");
	base->speak();
	delete base; 
}

运行结果：

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Animal的构造函数
Cat的构造函数
Tom小猫在说话
Animal的析构函数

将父类的析构函数修改为虚函数后

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virtual ~Animal(){
	cout<<"Animal的析构函数"<<endl;
}

运行结果：

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Animal的构造函数
Cat的构造函数
Tom小猫在说话
Cat的析构函数
Animal的析构函数

将父类的析构函数修改为纯虚析构后，必须要在类外实现，防止父类有堆区数据

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class Animal{
	public:
		virtual void speak() = 0;//纯虚函数 
		Animal(){
			cout<<"Animal的构造函数"<<endl;
		}
		virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal(){
	cout<<"Animal的纯虚析构"<<endl;
}