快捷導(dǎo)航

C++多態(tài)的示例詳解

更新時(shí)間：2022年06月28日 15:18:39 作者：葉落秋白

多態(tài)按字面的意思就是多種形態(tài)。當(dāng)類之間存在層次結(jié)構(gòu)，并且類之間是通過繼承關(guān)聯(lián)時(shí)，就會(huì)用到多態(tài)。本文將通過三個(gè)小案例讓大家更深入的了解一下C++的多態(tài)，感興趣的可以了解一下

今天就以三個(gè)案例來把C++多態(tài)的內(nèi)容結(jié)束。第一個(gè)案例就是用多態(tài)寫一個(gè)計(jì)算器并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的加減乘除操作；第二個(gè)案例就是一個(gè)飲品制作，主要就是抽象類重寫方法；第三個(gè)是比較綜合的電腦組裝案例，正文會(huì)詳細(xì)介紹；那么就開始上手操作吧！

案例一：計(jì)算器

案例要求

使用多態(tài)實(shí)現(xiàn)計(jì)算器的加減乘除操作

代碼實(shí)現(xiàn)

class AbstractCalculator
{
public:
    //純虛函數(shù)，用來得到計(jì)算結(jié)果
    virtual void getResult() = 0;
    float num1, num2;
};
//加法類
class Add :public AbstractCalculator
{
public:
    void getResult()
    {
        cout << num1 << "+" << num2 << "=" << num1 + num2 << endl;
    }
};
//減法類
class Sub :public AbstractCalculator
{
public:
    void getResult()
    {
        cout << num1 << "-" << num2 << "=" << num1 - num2 << endl;
    }
};
//乘法類
class Mul :public AbstractCalculator
{
public:
    void getResult()
    {
        cout << num1 << "*" << num2 << "=" << num1 * num2 << endl;
    }
};
//除法類
class Des :public AbstractCalculator
{
public:
    void getResult()
    {
        cout << num1 << "/" << num2 << "=" << num1 / num2 << endl;
    }
};
void main()
{
    //1、加法
    AbstractCalculator *abc = new Add();
    abc->num1 = 2.1;
    abc->num2 = 3.9;
    abc->getResult();
    delete abc;
    //2、減法
    abc = new Sub();
    abc->num1 = 3.9;
    abc->num2 = 2.1;
    abc->getResult();
    delete abc;
    //3、乘法
    abc = new Mul();
    abc->num1 = 4.2;
    abc->num2 = 2;
    abc->getResult();
    delete abc;
    //4、除法
    abc = new Des();
    abc->num1 = 8.8;
    abc->num2 = 2;
    abc->getResult();
    delete abc;
}

代碼解釋

首先創(chuàng)建AbstractCalculator類作為基類，設(shè)置兩個(gè)浮點(diǎn)型屬性用來做基本運(yùn)算，并含有純虛函數(shù)getResult。我們知道還有純虛函數(shù)的類被稱為抽象類，特點(diǎn)是無法實(shí)例化，非抽象子類必須重寫抽象類的所有純虛函數(shù)，因此基本運(yùn)算的類都要重寫getResult方法。接下來寫了加減乘除四個(gè)派生類繼承該抽象類，分別給派生類的getResult進(jìn)行重寫，得到不同的計(jì)算結(jié)果。主函數(shù)中利用父類指針來創(chuàng)建子類對(duì)象，給兩個(gè)操作數(shù)賦值后調(diào)用getResult方法，然后利用delete刪除指針。注意刪除指針只是刪除了那一塊地址，該指針的類型是不變的，還可以多次利用，指向不同的子類對(duì)象。

運(yùn)行效果

案例二：制作飲品

案例要求

給出制作飲品的過程為四步：把水煮開、沖泡、倒入杯中、加入佐料。

利用多態(tài)寫出兩個(gè)飲品的制作過程

代碼實(shí)現(xiàn)

#include<iostream>
using namespace std;
//使用多態(tài)制作奶茶
class AbstractDrink
{
public:
    //制作開水
    virtual void boiledWater() = 0;
    //沖泡
    virtual void brew() = 0;
    //倒入杯中
    virtual void inCup() = 0;
    //加入佐料
    virtual void pour() = 0;
    void makeDrink()
    {
        this->boiledWater();
        this->brew();
        this->inCup();
        this->pour();
    }
};
//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrink
{
public:
    //煮水
    virtual void boiledWater()
    {
        cout << "先把水煮開" << endl;
    }
    //沖泡 
    virtual void brew()
    {
        cout << "開始沖泡咖啡" << endl;
    }
    //倒入杯中
    virtual void inCup()
    {
        cout << "全部倒入杯中" << endl;
    }
    //加入輔料
    virtual void pour()
    {
        cout << "加入糖和牛奶" << endl;
        cout << "牛奶咖啡制作完成" << endl;
    }
};
//制作茶水
class Tea :public AbstractDrink
{
public:
    //煮水
    virtual void boiledWater()
    {
        cout << "先把水煮開" << endl;
    }
    //沖泡 
    virtual void brew()
    {
        cout << "開始沖泡茶葉" << endl;
    }
    //倒入杯中
    virtual void inCup()
    {
        cout << "全部倒入杯中" << endl;
    }
    //加入輔料
    virtual void pour()
    {
        cout << "加入枸杞" << endl;
        cout << "茶水制作完成" << endl;
    }
};
//制作函數(shù)
void DoWork(AbstractDrink* abs)//父類指針指向子類對(duì)象AbstractDrinking* abs = new Coffee;
{
    abs->makeDrink();
    delete abs;//手動(dòng)釋放
    //堆區(qū)的數(shù)據(jù)被銷毀了但是指針的類型沒變,可以多次利用
}
void test()
{
    DoWork(new Coffee);
    cout << "---------------------" << endl;
    DoWork(new Tea);
}
void main()
{
    test();
}

代碼解釋

這個(gè)案例就是直接給一個(gè)類中加四個(gè)純虛函數(shù)，然后再加一個(gè)makeDrink方法來調(diào)用全部函數(shù)。子類中需要重寫四個(gè)純虛函數(shù)，制作咖啡和茶的類步驟基本一樣。在DoWork函數(shù)的形參列表，使用父類的指針，那么在test函數(shù)調(diào)用DoWork函數(shù)就可以直接new子類對(duì)象，這樣也是父類指針指向子類對(duì)象，然后調(diào)用makeDrink方法后，用delete刪除堆區(qū)父類指針，以免內(nèi)存泄漏。

運(yùn)行效果

案例三：電腦組裝

案例要求

電腦主要組成部件為 CPU（用于計(jì)算），顯卡（用于顯示），內(nèi)存條（用于存儲(chǔ)）

將每個(gè)零件封裝出抽象基類，并且提供不同的廠商生產(chǎn)不同的零件，例如Intel廠商和Lenovo廠商

創(chuàng)建電腦類提供讓電腦工作的函數(shù)，并且調(diào)用每個(gè)零件工作的接口

測(cè)試時(shí)組裝三臺(tái)不同的電腦進(jìn)行工作

代碼實(shí)現(xiàn)

class CPU
{
public:
    virtual void calculate() = 0;
};
class VideoCard
{
public:
    virtual void display() = 0;
};
class Storage
{
public:
    virtual void storage() = 0;
};
class Computer
{
public:
    Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Storage* sto)
    {
        m_cpu = cpu;
        m_vc = vc;
        m_sto = sto;
    }
    //提供一個(gè)工作的函數(shù)
    void work()
    {
        m_cpu->calculate();
        m_vc->display();
        m_sto->storage();
    }
    //提供析構(gòu)函數(shù)釋放3個(gè)電腦零件
    ~Computer()
    {
        //釋放CPU零件
        if (m_cpu != NULL)
        {
            delete m_cpu;
            m_cpu = NULL;
        }
        //釋放顯卡零件
        if (m_vc != NULL)
        {
            delete m_vc;
            m_vc = NULL;
        }
        //釋放內(nèi)存條零件指針
        if (m_sto != NULL)
        {
            delete m_sto;
            m_sto = NULL;
        }
    }
private:
    CPU* m_cpu;//CPU零件指針
    VideoCard* m_vc;//顯卡零件指針
    Storage* m_sto;//內(nèi)存條零件指針
};
//Intel
class IntelCPU :public CPU
{
public:
    virtual     void calculate()
    {
        cout << "Intel的CPU開始計(jì)算了" << endl;
    }
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
    virtual     void display()
    {
        cout << "Intel的顯卡開始顯示了" << endl;
    }
};
class IntelMemory :public Storage
{
public:
    virtual     void storage()
    {
        cout << "Intel的內(nèi)存條開始存儲(chǔ)了" << endl;
    }
};
//Lenovo
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
    virtual     void calculate()
    {
        cout << "Lenovo的CPU開始計(jì)算了" << endl;
    }
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
    virtual     void display()
    {
        cout << "Lenovo的顯卡開始顯示了" << endl;
    }
};
class LenovoMemory :public Storage
{
public:
    virtual     void storage()
    {
        cout << "Lenovo的內(nèi)存條開始存儲(chǔ)了" << endl;
    }
};
//組裝電腦
void test01()
{
    //創(chuàng)建第一臺(tái)電腦
    Computer* c1 = new Computer(new IntelCPU,new IntelVideoCard, new IntelMemory);
    c1->work();
    delete c1;
    cout << "***********************" << endl;
    //組裝第二臺(tái)電腦
    Computer* c2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);
    c2->work();
    delete c2;
    cout << "***********************" << endl;
    //組裝第三臺(tái)電腦
    Computer* c3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);
    c3->work();
    delete c3;
}
void main()
{
    test01();
    system("pause");
}

代碼解釋

首先把CPU，顯卡，內(nèi)存條做成基類并各自添加純虛函數(shù)，強(qiáng)制派生類進(jìn)行重寫。

然后創(chuàng)建Computer類，封裝三個(gè)零件類的指針，在電腦類的有參構(gòu)造中傳入三個(gè)零件的指針并賦值，提供work函數(shù)調(diào)用各個(gè)零件的功能函數(shù)。在程序結(jié)束之前編譯器會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)，所以我提供一個(gè)電腦類的析構(gòu)函數(shù)，釋放掉三個(gè)零件的指針。

接下來提供兩個(gè)品牌，有Intel和Lenovo兩個(gè)品牌的三種零件。對(duì)每個(gè)品牌的三個(gè)零件類進(jìn)行繼承并重寫功能函數(shù)，提示具體品牌的零件做了什么具體的功能。

最后創(chuàng)建三個(gè)電腦，將零件進(jìn)行組裝，可以全部都是Intel也可以都是Lenovo也可以混合著組裝。利用new開辟電腦類，直接使用有參構(gòu)造，將new出來的零件類傳給對(duì)應(yīng)的父類指針，完成多態(tài)的使用。電腦類創(chuàng)建完畢后調(diào)用work函數(shù)使電腦運(yùn)行，隨后就將堆區(qū)指針刪除，防止內(nèi)存泄露。