（P35）虚函数与多态：纯虚函数 ，抽象类 ，多态 ，虚析构函数

2024-06-08 06:08
文章标签 多态 函数 p35 纯虚 抽象类 虚析构

本文主要是介绍（P35）虚函数与多态：纯虚函数 ，抽象类 ，多态 ，虚析构函数，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

    • 1.纯虚函数
    • 2.抽象类
    • 3.多态
    • 4.虚析构函数

1.纯虚函数

  • 虚函数的特征：
    基类之指针指向派生类的对象，调用的是派生类的虚函数，若不是虚函数，则调用的还是基类的函数，是依据类型来决定的；
    这就可以使得我们可以以一致的观点来看待不同的派生类对象，而不需要关注派生类对虚函数是如何实现的；
    该过程是动态绑定的，也就是在运行时刻才确定虚函数实际的入口地址；

  • 虚函数是实现多态性的前提
    （1）需要在基类中定义共同的接口
    （2）接口要定义为虚函数

  • 如果基类的接口没办法实现怎么办？
    eg：形状类Shape，它是一个抽象类，它的绘制方法是没有办法实现的

  • 解决办法
    将这些接口定义为纯虚函数；
    拥有纯虚函数的类就是抽象类；
    抽象类中的纯虚函数是不需要实现的；
    抽象类不能实例化（不能定义一个对象），因为它并不是一个实际存在的事物；

  • 在基类中不能给出有意义的虚函数的定义，这时可以把它说明成纯虚函数，把它的定义留给派生类来做

  • 定义纯虚函数

class 类名{
virtual 返回值类型 函数名(参数表) = 0;
};
  • 纯虚函数是不需要实现的，它的实现是留给派生类

2.抽象类

  • 拥有纯虚函数的类就是抽象类

  • 作用：
    （1）抽象类为抽象和设计的目的而声明，将有关的数据和行为组织在一个继承层次结构中，保证派生类具有要求的行为
    （2）对于暂时无法实现的函数，可以声明为纯虚函数，留给派生类中去实现

  • 注意
    （1）抽象类只能作为基类来使用
    （2）不能声明抽象类的对象
    （3）构造函数不能是虚函数，析构函数可以是虚函数
    因为在构造函数还没有调用之前，对象是没办法构造出来的，既然对象还没产生，则无法知道构造函数实际的入口地址，因为它是虚函数，实施的是动态绑定，它实际的入口地址存放在虚表中，既然对象都没构造出来，也无法通过虚表指针vptr无法找到实际调用的构造函数的入口地址，所以构造函数不能是虚函数

  • eg：P35\01.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;//Shape类不知道如何绘制Draw，所以定义为纯虚函数
//只要有纯虚函数就是抽象类，抽象类是不能定义对象的，它是现实中并不存在的事物
//在基类中不需要实现纯虚函数，如果派生类没有实现纯虚函数，那么该派生类
//也会成为抽象类，则需要派生类的派生类去实现这个纯虚函数
class Shape
{
public:// virtual void Draw() = 0;void Draw(){cout<<"Shape ..."<<endl;}
};class Circle : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Circle::Draw() ..."<<endl;}
};class Square : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Square::Draw() ..."<<endl;}
};void DrawAllShapes(const vector<Shape*>& v)
{vector<Square*>::const_iterator it;for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it){//it存放的是Shape*的指针，*it就是Shape*这个指针类型//基类指针*it指向派生类对象，会调用派生类的虚函数Draw//这里以一致的观点来看待不同的派生类对象(*it)->draw();}}int main(void)
{// Shape s;//Error, 不能实例化抽象类vector<Shape*> v;Shape* ps;ps =new Circle;v.push_back(ps);ps = new Square;v.push_back(ps);//将vector中的各个形状绘制出来DrawAllShapes(v);return 0;
}
  • 测试：
    Draw方法如果不是纯虚的，DrawAllShapes函数它会依据类型*it调用draw方法（*it就是Shape*这个指针类型，），则他会调用基类的draw方法，没办法将不同的派生类对象统一起来看待

在这里插入图片描述

  • eg：P35\01.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;//Shape类不知道如何绘制Draw，所以定义为纯虚函数
//只要有纯虚函数就是抽象类，抽象类是不能定义对象的，它是现实中并不存在的事物
//在基类中不需要实现纯虚函数，如果派生类没有实现纯虚函数，那么该派生类
//也会成为抽象类，则需要派生类的派生类去实现这个纯虚函数
class Shape
{
public:virtual void Draw() = 0;//一个类作为抽象基类，多态用途的基类，析构函数就应该声明为虚析构函数virtual ~Shape(){}
};class Circle : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Circle::Draw() ..."<<endl;}~Circle(){cout <<"~Circle ..."<<endl;}
};class Square : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Square::Draw() ..."<<endl;}~Square(){cout <<"~Square ..."<<endl;}
};void DrawAllShapes(const vector<Shape*>& v)
{vector<Square*>::const_iterator it;for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it){//it存放的是Shape*的指针，*it就是Shape*这个指针类型//基类指针*it指向派生类对象，会调用派生类的虚函数Draw//这里以一致的观点来看待不同的派生类对象(*it)->draw();}
}void DeleteAllShapes(const std::vector<Shape*>& v)
{vector<Square*>::const_iterator it;for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it){delete(*it);//析构函数是虚函数//会依据指针所指向的类型来调用析构函数,实际指向的是派生类的对象，会释放派生类对象，会//调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数，避免内存泄漏//如果析构函数不是虚的，则派生类的析构函数是无法被调用的}
}int main(void)
{// Shape s;//Error, 不能实例化抽象类vector<Shape*> v;Shape* ps;ps =new Circle;v.push_back(ps);ps = new Square;v.push_back(ps);//将vector中的各个形状绘制出来DrawAllShapes(v);DeleteAllShapes(v);return 0;
}
  • 测试：
    在这里插入图片描述
  • 抽象类不能用于直接创建对象实例，可以声明为抽象类的指针和引用
  • 可使用指向抽象类的指针支持运行时的多态性
  • 派生类中必须实现基类中的纯虚函数，否则它仍然被看作一个抽象类

3.多态

  • 多态的优点
    <1>多态性有助于更好地对程序进行抽象
    （1）控制模块（基类模块）能专注于一般性问题的处理
    （2）具体的操作交给具体的对象去做
    基类不需要关注派生类如何实现虚函数，只需要关注它们支持的是一致的接口即可，以统一的观点看待不同的派生类对象
    <2>多态性有助于提高程序的可扩展性
    （1）可以把控制模块与被操作的对象分开
    （2）可以添加已定义类的新对象，并能管理该对象
    （3）可以添加新类（已有类的派生类）的新对象，并能管理该对象

  • eg：工厂模式：P35\01.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;//Shape类不知道如何绘制Draw，所以定义为纯虚函数
//只要有纯虚函数就是抽象类，抽象类是不能定义对象的，它是现实中并不存在的事物
//在基类中不需要实现纯虚函数，如果派生类没有实现纯虚函数，那么该派生类
//也会成为抽象类，则需要派生类的派生类去实现这个纯虚函数
class Shape
{
public:virtual void Draw() = 0;//一个类作为抽象基类，多态用途的基类，析构函数就应该声明为虚析构函数virtual ~Shape(){}
};class Circle : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Circle::Draw() ..."<<endl;}~Circle(){cout <<"~Circle ..."<<endl;}
};class Square : public Shape
{
public:void Draw(){cout<<"Square::Draw() ..."<<endl;}~Square(){cout <<"~Square ..."<<endl;}
};
//增加一个类
class Rectangle : public Shape
{void Draw(){cout<<"Rectangle::Draw() ..."<<endl;}~Rectangle(){cout <<"~Rectangle ..."<<endl;}
};void DrawAllShapes(const vector<Shape*>& v)
{vector<Square*>::const_iterator it;for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it){//it存放的是Shape*的指针，*it就是Shape*这个指针类型//基类指针*it指向派生类对象，会调用派生类的虚函数Draw//这里以一致的观点来看待不同的派生类对象(*it)->draw();}
}void DeleteAllShapes(const std::vector<Shape*>& v)
{vector<Square*>::const_iterator it;for (it=v.begin(); it!=v.end(); ++it){delete(*it);//析构函数是虚函数//会依据指针所指向的类型来调用析构函数,实际指向的是派生类的对象，会释放派生类对象，会//调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数，避免内存泄漏//如果析构函数不是虚的，则派生类的析构函数是无法被调用的}
}//简单的工厂模式：new Circle;new Square;new Triangle;这些new对象统一在一个地方
//统一类对象的创建
class ShapeFactory
{
public:static Shape* CreateShape(const string& name){Shape* ps = 0;if(name == "Circle"){ps = new Circle;}else if(name == "Square"){ps = new Square;}else if(name == "Rectangle"){ps = new Rectangle;}return ps;}
};int main(void)
{// Shape s;//Error, 不能实例化抽象类vector<Shape*> v;//用工厂模式代替下面// Shape* ps;// ps =new Circle;// v.push_back(ps);// ps = new Square;// v.push_back(ps);// //上面的控制模块都不需要动// //新增// ps = new Triangle;// v.push_back(ps);//工厂模式使用如下Shape *ps;ps = ShapeFactory::CreateShape("Circle");v.push_back(ps);ps = ShapeFactory::CreateShape("Square");v.push_back(ps);ps = ShapeFactory::CreateShape("Rectangle");v.push_back(ps);//将vector中的各个形状绘制出来DrawAllShapes(v);DeleteAllShapes(v);return 0;
}

4.虚析构函数

  • 析构函数可以声明为虚函数
    （1）delete 基类指针
    （2）程序会根据基类指针指向的对象的类型，确定要调用的析构函数
    （3）基类的析构函数为虚函数，所有派生类的析构函数都是虚函数

  • 构造函数不得是虚函数

  • 如果要操作具有继承关系的类的动态对象，最好使用虚析构函数。特别是在析构函数需要完成一些有意义的操作——eg：释放内存时

  • 析构函数还可以是纯虚的

  • eg：P35\02.cpp

#include <iostream>
using namespace std;//构造函数不能是虚函数
//析构函数可以是虚函数，若一个类有多态中的基类，应该将析构函数声明为虚析构函数// class Base
// {
// public:
//     void Test() = 0;//这是纯虚函数void Test() = 0;，Base类是抽象类
// };//对于一个没有任何接口的类,如果想要将它定义成抽象类,只能将虚析构函数声明为纯虚的
//通常情况下,在基类中纯虚函数需要实现
//例外是纯虚析构函数要给出实现(给出一个空的实现即可)
class Base
{
public:virtual ~Test() = 0;//拥有纯虚析构函数的类就是抽象类{}
};class Derived : public Base
{};int main(void)
{Derived d;return 0;
}

这篇关于（P35）虚函数与多态：纯虚函数 ，抽象类 ，多态 ，虚析构函数的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1041388。

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