多态的概念及实现

2024-09-05 19:28
文章标签 实现 概念 多态

本文主要是介绍多态的概念及实现,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!

目录

前言

2. 多态的定义及实现

2.1多态的构成条件

2.2 虚函数

2.3虚函数的重写

重写、重载、重定义的辨析

虚函数重写的两个例外:

2.4 C++11 override 和 final

1. final:修饰虚函数,表示该虚函数不能再被重写

这样就会报错。

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。

2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

易错

3. 抽象类

3.1 概念

3.2 接口继承和实现继承


前言

继承与多态常常伴随出现,前面已经进行了继承的学习,本文讲借助以下要点,进行多态的学习。

1. 多态的概念
2. 多态的定义及实现
3. 抽象类
1. 多态的概念
多态的概念:
在C++中,多态是面向对象编程(OOP)的一个核心概念。多态允许以统一的接口处理不同的数据类型,这意味着可以通过一个接口来访问一个方法,而这些 方法可以具有不同的实现
通俗来说,就是多种形态, 具体点就是去完成某个行为,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。针对买票的对象不同,得到的处理方式不同,结果就不同。
以此为例,进入多态的学习

2. 多态的定义及实现

2.1多态的构成条件

多态是在不同继承关系的类对象,去调用同一函数,产生了不同的行为。比如Student继承了Person。Person对象买票全价,Student对象买票半价。

在继承中要 构成多态还有两个条件
1. 必须通过 基类的指针或者引用调用 虚函数
2. 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
咱们就先简单看一个多态的例子
class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << 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;
}

在上述调用中,采用了基类的引用传参,调用了被重写之后的虚函数。结果如下

采用不同的对象取调用函数之后,产生了不同的结果。

但是当我们采用对象传参调用之后,结果又是一样的,这是为什么呢?

下面就对原理进行详细的解释。

2.2 虚函数

虚函数:即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。virtual可以修饰类,变成虚基类,也可修饰函数,变成虚函数。(只能修饰成员函数)
class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
};

2.3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。
可以说重写就是条件更加严格的隐藏(重定义)
注意:1.虚函数的重写是对函数体部分进行的重写,而不是参数部分。
2.重写时,父类的虚函数有virtual,子类可以省略这个符号

重写、重载、重定义的辨析

重写(覆盖)::继承关系中,父子类两个虚函数三同(函数名相同 参数相同 返回值相同)

重载:在同一作用域,函数名相同,参数不同

重定义(隐藏):父子类的函数中,函数名相同,子类隐藏父类的现象。

虚函数重写的两个例外:

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(前提是指针或者引用)。
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
这种目的是为了防止在调用析构是出现内存泄漏。
class Person {
public:virtual ~Person() {cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person {
public:virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数,下面的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;
}

2.4 C++11 override final

从上面可以看出,C++对函数重写的要求比较严格,但是有些情况下由于疏忽,可能会导致函数
名字母次序写反而无法构成重载,而这种错误在编译期间是不会报出的,只有在程序运行时没有
得到预期结果才来debug会得不偿失,因此: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

final放在虚函数的函数名之后(final修饰类时,也是放在类名之后)(只能修饰虚函数)

class Car
{
public:virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive() {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

这样就会报错。

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。

override也是放在函数名之后,检测派生类的虚函数有没有完成重写,没有完成重写就会报错。
class Car{
public:virtual void Drive(){}
};
class Benz :public Car {
public:virtual void Drive() override {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

易错

答案是B。

原因:

1.我们用p取调用test()函数是允许调用的,因为存在继承

2.调用的test()函数的this指针是A*类型,因此内部调用的func()函数也是A*类型的调用。

3.func()函数完成了重写,同时调用时采用的是父类的指针,因此符合多态调用的概念(父类类型的指针、引用,去调用重写过的虚函数)

4.因此我们用子类的指针调用func()函数时,实际上实现了多态调用。调用的函数体部分是子类重写过的函数体:“B->”

但是内部打印的val值是基类val的值,即 1

那如果采用这种调用呢?

答案是D

这并不构成多态调用,因为this指针的类型是B*。这只是一个简单的隐藏(重定义)。

3. 抽象类

3.1 概念

在虚函数的后面写上 =0 ,则这个函数为纯虚函数。 包含纯虚函数的类叫做抽象类(也叫接口
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。纯虚函数 规范了派生类必须重写,另外纯虚函数更 体现出了接口继承
(可以定义指针,但是不能实例化对象)
如何理解抽象类呢?
其实可以把抽象类看成一个集合。比如说“动物”  “水果”  ,我们可以通过动物得到兔子、小猫、、、通过水果得到苹果、香蕉、、、、
class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:virtual void Drive(){cout << "Benz-舒适" << endl;}
};
class BMW :public Car
{
public:virtual void Drive(){cout << "BMW-操控" << endl;}
};
void Test()
{
Car* pBenz = new Benz;pBenz->Drive();Car* pBMW = new BMW;pBMW->Drive();
}

也就意味着这个地方的多态调用是在多个子类之间实现的,而不是父-子之间实现的

3.2 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
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

这篇关于多态的概念及实现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!



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