1.多態(tài)的定義和實(shí)現(xiàn)

多態(tài)的淺層理解

多態(tài)，即多種形態(tài)，也就是說，不同的對(duì)象在完成某個(gè)行為時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的狀態(tài)。

舉個(gè)例子，買火車票時(shí)，普通人正常買票，學(xué)生半價(jià)買票，軍人優(yōu)先買票。

在C++中，多態(tài)就是對(duì)于同一個(gè)函數(shù)，當(dāng)調(diào)用的對(duì)象不同，他的操作也不同。

多態(tài)的構(gòu)成條件

多態(tài)是繼承體系中的一個(gè)行為，如果要在繼承體系中構(gòu)成多態(tài)，需要滿足兩個(gè)條件:

1. 必須通過基類的指針或者引用調(diào)用虛函數(shù)

2. 被調(diào)用的函數(shù)必須是虛函數(shù)，并且派生類必須要對(duì)繼承的基類的虛函數(shù)進(jìn)行重寫

解釋1：因?yàn)樽宇惡透割惖奶摫砀髯砸环荩热裟軌蛲ㄟ^對(duì)象傳遞的方式同時(shí)傳遞虛表的話，那么父類就可能拿到子類的虛表，不合理。

解釋2：有虛函數(shù)就有虛函數(shù)表，對(duì)象當(dāng)中就會(huì)存放一個(gè)虛基表指針，通過虛基表指針指向的內(nèi)容來訪問對(duì)應(yīng)的函數(shù)。若子類沒有重寫父類的虛函數(shù)內(nèi)容，則子類也會(huì)調(diào)用父類的函數(shù)。

2.虛函數(shù)

虛函數(shù)就是被virtual修飾的類成員函數(shù)(這里的virtual和虛繼承的virtual雖然是同一個(gè)關(guān)鍵字，但是作用不一樣)

class Person
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "普通人->正常買票" << endl;
	}
};

虛函數(shù)的重寫規(guī)則

虛函數(shù)，即被virtual關(guān)鍵字重寫的類成員函數(shù)。

重寫（覆蓋）：派生類中有一個(gè)跟基類中完全相同的虛函數(shù)(三同：即派生類虛函數(shù)與基類虛函數(shù)的返回值類型、函數(shù)名字、參數(shù)列表完全相同，也有例外！)，這樣則稱子類重寫了父類的虛函數(shù)。

示例代碼如下：

class Person
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "普通人->正常買票" << endl;
	}
};
class Student : public Person
{
public:
	//子類必須重寫父類的虛函數(shù)
	virtual void func()
	{
		cout << "學(xué)生->半價(jià)買票" << endl;
	}
};
//必須是父類的指針或引用去調(diào)用虛函數(shù)
//這里的參數(shù)類型不能是對(duì)象，否則是一份臨時(shí)拷貝，則無法構(gòu)成多態(tài)
void F(Person& ps)
{
	ps.func();
}
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	F(ps);
	F(st);
	return 0;
}

筆試選擇題?？键c(diǎn)（選自Effective C++）：

如果不滿足虛函數(shù)重寫的條件，例如參數(shù)不同則會(huì)變成重定義。

思考如下代碼輸出結(jié)果：

#include <iostream>
class Base{
public:
    virtual void Show(int n = 10)const{    //提供缺省參數(shù)值
        std::cout << "Base:" << n << std::endl;
    }
};
class Base1 : public Base{
public:
    virtual void Show(int n = 20)const{     //重新定義繼承而來的缺省參數(shù)值
        std::cout << "Base1:" << n << std::endl;
    }
};
int main(){
    Base* p1 = new Base1;        
    p1->Show();           
    return 0;
}

輸出的是Base1:10,

因?yàn)槿绻宇愔貙懥巳笔≈?，此時(shí)的子類的缺省值是無效的，使用的還是父類的缺省值。原因是因?yàn)槎鄳B(tài)是動(dòng)態(tài)綁定，而缺省值是靜態(tài)綁定。對(duì)于P1，他的靜態(tài)類型也就是這個(gè)指針的類型是Base,所以這里的缺省值是Base的缺省值，而動(dòng)態(tài)類型也就是指向的對(duì)象是Base1，所以這里調(diào)用的虛函數(shù)則是Base1中的虛函數(shù)，所以這里就是Base1中的虛函數(shù)，Base中的缺省值，也就是Base1:10。

簡(jiǎn)單概括就是：虛函數(shù)的重寫只重寫函數(shù)實(shí)現(xiàn)，不重寫缺省值。

虛函數(shù)重寫條件的兩個(gè)例外

1.協(xié)變（返回值不同）

當(dāng)基類和派生類的返回值類型不同時(shí)，如果基類對(duì)象返回基類對(duì)象的引用或者指針，派生類對(duì)象也返回的是派生類對(duì)象的引用或者指針時(shí)，就會(huì)引起協(xié)變。協(xié)變也能完成虛函數(shù)的重寫

例1：指針

class A {};
class B :public A {};
class Person
{
public:
	virtual A* func()
	{
		cout << "virtual A* func()" << endl;
		return new A;
	}
};
class Student : public Person
{
public:
	virtual B* func()
	{
		cout << "virtual B* func()" << endl;
		return new B;
	}
};

例2：引用

class Human
{
public:
	virtual Human& print()
	{
		cout << "i am a human" << endl;
		return *this;
	}
};
class Student : public Human
{
public:
	virtual Student& print()
	{
		cout << "i am a student" << endl;
		return *this;
	}
};

2.析構(gòu)函數(shù)的重寫（函數(shù)名不同）

析構(gòu)函數(shù)雖然函數(shù)名不同，但是也能構(gòu)成重寫，因?yàn)檎驹诰幾g器的視角，他所調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)名稱都叫做destructor

為什么編譯器要通過這種方式讓析構(gòu)函數(shù)也能構(gòu)成重寫呢？

假設(shè)我用一個(gè)基類指針或者引用指向派生類對(duì)象，如果不構(gòu)成多態(tài)會(huì)怎樣？

class Human
{
public:
	~Human()
	{
		cout << "~Human()" << endl;
	}
};
class Student : public Human
{
public:
	~Student()
	{
		cout << "~Student()" << endl;
	}
};
int main()
{
	Human* h = new Student;
	delete h;
	return 0;
}

上述代碼只會(huì)調(diào)用Human的析構(gòu)函數(shù)，即如果不構(gòu)成多態(tài)，那么指針是什么類型的，就會(huì)調(diào)用什么類型的析構(gòu)函數(shù)，這也就導(dǎo)致了一種情況，如果派生類的析構(gòu)函數(shù)中有資源釋放，而這里卻沒有釋放掉那些資源，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的問題。

所以為了防止這種情況，必須要將析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)。這也就是編譯器將析構(gòu)函數(shù)重命名為destructor的原因

class Human
{
public:
	virtual ~Human()
	{
		cout << "~Human()" << endl;
	}
};
class Student : public Human
{
public:
	virtual ~Student()
	{
		cout << "~Student()" << endl;
	}
};
int main()
{
	Human* h = new Student;
	delete h;
	return 0;
}

3.C++11 override 和 final

override

override關(guān)鍵字是用來檢測(cè)派生類虛函數(shù)是否構(gòu)成重寫的關(guān)鍵字。

如基類虛函數(shù)沒有virtual或者派生類虛函數(shù)名拼錯(cuò)等問題，這些問題不會(huì)被編譯器檢查出來，發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)也很難一下子鎖定，所以C++增添了override這一層保險(xiǎn)，當(dāng)修飾的虛函數(shù)不構(gòu)成重寫時(shí)就會(huì)編譯錯(cuò)誤。

class A
{
public:
	virtual void func() {}
};
class B : public A
{
public:
	//未重寫則報(bào)錯(cuò)
	virtual void func() override {};
};

final

使用final修飾的虛函數(shù)不能被重寫。

如果某一個(gè)虛函數(shù)不想被派生類重寫，就可以用final來修飾這個(gè)虛函數(shù)

class Human
{
public:
	virtual void print() final
	{
		cout << "i am a human" << endl;
	}
};
class Student : public Human
{
public:
	virtual void print()
	{
		cout << "i am a student" << endl;
	}
};

重載對(duì)比重定義(隱藏)與重寫(覆蓋)

4.抽象類

虛函數(shù)后面加上=0就是純虛函數(shù)，包含純虛函數(shù)的類即為抽象類（接口類）。抽象類不能實(shí)例化出對(duì)象，派生類繼承抽象類后若沒有重寫純虛函數(shù)那么仍為抽象類，亦不能實(shí)例化出對(duì)象。純虛函數(shù)規(guī)范了派生類必須重寫虛函數(shù)，并且更加體現(xiàn)出了接口繼承。

抽象類就像是一個(gè)藍(lán)圖，為派生類描述好一個(gè)大概的架構(gòu)，派生類必須實(shí)現(xiàn)完這些架構(gòu)，至于要在這些架構(gòu)上面做些什么，增加什么，就屬于派生類自己的問題。

class Human
{
public:
	virtual void print() = 0;
};
class Student : public Human
{
public:
	virtual void print()
	{
		cout << "i am a student" << endl;
	}
};
class Teacher : public Human
{
public:
	virtual void print()
	{
		cout << "i am a teacher" << endl;
	}
};

接口繼承與實(shí)現(xiàn)繼承

普通函數(shù)的繼承就是接口繼承，派生類可以使用基類的函數(shù)；而虛函數(shù)的重寫則是實(shí)現(xiàn)繼承，派生類繼承的僅僅是基類的函數(shù)接口，目的是為了重寫基類虛函數(shù)的函數(shù)體，達(dá)成多態(tài)。因此如果不實(shí)現(xiàn)多態(tài)，則不要將函數(shù)定義為虛函數(shù)。

到此這篇關(guān)于C++多態(tài)的全面講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++多態(tài)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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