C++多態(tài)特性之派生與虛函數(shù)與模板詳細介紹
更新時間：2022年09月10日 11:04:53 作者：后端碼匠
這篇文章主要介紹了C++多態(tài)的特性派生與虛函數(shù)與模板，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習吧
繼承與派生
C ++ 是面向對象編程，那么只要面向對象，都會有多態(tài)、繼承的特性。C++是如何實現(xiàn)繼承的呢？
繼承（Inheritance）可以理解為一個類從另一個類獲取成員變量和成員函數(shù)的過程。例如類 B 繼承于類 A，那么 B 就擁有 A 的成員變量和成員函數(shù)。
在C++中，派生（Derive） 和繼承是一個概念，只是站的角度不同。繼承是兒子接收父親的產(chǎn)業(yè)，派生是父親把產(chǎn)業(yè)傳承給兒子。
被繼承的類稱為父類或基類，繼承的類稱為子類或派生類。“子類”和“父類”通常放在一起稱呼，“基類”和“派生類”通常放在一起稱呼。
在C++中繼承稱為派生類，基類孵化除了派生類,使用：來表示子類繼承父類，C++中支持多繼承，使用逗號分隔
class Parent {
public:
int name;
protected:
int code;
private:
int num;
};
class Parent1 {
};
// C++中，:表示繼承，可以多繼承逗號分隔
// public/protected/private繼承,對于基類起到一些保護機制 默認是private繼承
class Child : public Parent, Parent1 {
void test() {
// 派生類可以訪問到public屬性和protected屬性
this->name;
this->code;
}
};C++中派生類中添加了public 派生、protected派生、private派生,默認是private派生
class 派生類名:［繼承方式］ 基類名{ 派生類新增加的成員 };
class Parent {
public:
int name;
protected:
int code;
private:
int num;
};
class Parent1 {
};
// private私有繼承
class Child1 : private Parent {
void test() {
this->name;
this->code;
}
};
// protected繼承
class Child2 : protected Parent {
void test() {
this->name;
this->code;
}
};public 派生、protected派生、private派生對于，創(chuàng)建的對象調用父類的屬性和方法起到了限制和保護的作用
Child child;
child.name; // public繼承。調用者可以訪問到父類公有屬性，私有屬性訪問不到的
Child1 child1;
// child1.name; // private繼承.調用者訪問不到父類公有屬性和私有屬性
Child2 child2;
// child2.name; // protected繼承，調用者訪問不到父類公有屬性和私有屬性虛函數(shù)
重點?。。?C++的繼承和java中的繼承存在的不同點: 基類成員函數(shù)和派生類成員函數(shù)不構成重載
基類成員和派生類成員的名字一樣時會造成遮蔽，這句話對于成員變量很好理解，對于成員函數(shù)要引起注意，不管函數(shù)的參數(shù)如何，只要名字一樣就會造成遮蔽。換句話說，基類成員函數(shù)和派生類成員函數(shù)不會構成重載，如果派生類有同名函數(shù)，那么就會遮蔽基類中的所有同名函數(shù)，不管它們的參數(shù)是否一樣。?
父類代碼如下
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
protected:
char *str;
public:
Person(char *str) {
if (str != NULL) {
this->str = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(this->str, str);
} else {
this->str = NULL;
}
cout << "parent" << endl;
}
Person(const Person &p) {
cout << "copy parent" << endl;
}
void printC() {
cout << "parent printC" << endl;
}
~Person() {
// if (str != NULL) {
// delete[] str; // 如果調用了這個方法只會調用一次析構函數(shù)
// }
// cout << "parent destroy" << endl;
}
};子類繼承父類，并且調用父類的構造函數(shù), 通過：來調用父類的構造函數(shù)
// 子類
class CTest : public Person {
public:
// 調用父類的構造方法
CTest(char *str) : Person(str) {
cout << "child" << endl;
}
void printC() {
cout << "child printC" << endl;
}
~CTest() {
cout << "child destroy " << endl;
}
};在C++中和Java的不同在于如下代碼：只要是父類的指針都是調用的父類的方法，哪怕子類對象直接賦值給父類，也會調用父類的方法，而不會調用子類的方法。
int main() {
Person person = CTest("jake");
person.printC(); // parent printC
cout << "-----------" << endl;
Person *p = NULL;
CTest c1("123");
p = &c1;
c1.printC(); // child printC
p->printC(); // parent printC 為什么會調用的是parent的方法呢？
return 0;
}parent
child
copy parent
child destroy
parent printC
-----------
parent
child
child printC
parent printC
child destroy
哪怕通過指針傳遞和引用傳遞，只要使用的父類都會調用父類的方法
// 通過指針傳遞只會調用父類的方法，不會調用子類的方法
void howToPaint(Person *p) {
p->printC();
}
// 通過引用類型，只會調用父類的方法，不會調用子類的方法
void howToPaint1(Person &p) {
p.printC();
}cout << "---------" << endl;
howToPaint(p); // parent printC
howToPaint(&c1); // parent printC
cout << "-------" << endl;
Person p1("123");
// 都是父類的方法
howToPaint1(p1); // parent printC
howToPaint1(c1); // parent printC
cout << "--------" << endl;
CTest c2("123");
Person p2 = c2; // 會不會調用父類的拷貝函數(shù)呢？ copy parent 會進行調用---------
parent printC
parent printC
-------
parent
parent printC
parent printC
--------
parent
child
copy parent
child destroy
child destroy
這是為什么呢？
C++ 中會按照函數(shù)表的順序進行調用，很顯然父類的函數(shù)是在子類函數(shù)的前面的
那么如何調用到子類的方法呢？C ++提供了虛函數(shù)的方式，虛函數(shù)也是實現(xiàn)多態(tài)的關鍵。?
虛函數(shù)與純虛函數(shù)，純虛函數(shù)在java 中 abstract == 純虛函數(shù)
實際開發(fā)中，一旦我們自己定義了析構函數(shù)，就是希望在對象銷毀時用它來進行清理工作，比如釋放內(nèi)存、關閉文件等，如果這個類又是一個基類，那么我們就必須將該析構函數(shù)聲明為虛函數(shù)，否則就有內(nèi)存泄露的風險。也就是說，大部分情況下都應該將基類的析構函數(shù)聲明為虛函數(shù)。
包含純虛函數(shù)的類稱為抽象類（Abstract Class）。之所以說它抽象，是因為它無法實例化，也就是無法創(chuàng)建對象。原因很明顯，純虛函數(shù)沒有函數(shù)體，不是完整的函數(shù)，無法調用，也無法為其分配內(nèi)存空間。
抽象類通常是作為基類，讓派生類去實現(xiàn)純虛函數(shù)。派生類必須實現(xiàn)純虛函數(shù)才能被實例化。
- 一個純虛函數(shù)就可以使類成為抽象基類，但是抽象基類中除了包含純虛函數(shù)外，還可以包含其它的成員函數(shù)（虛函數(shù)或普通函數(shù)）和成員變量。
- 只有類中的虛函數(shù)才能被聲明為純虛函數(shù)，普通成員函數(shù)和頂層函數(shù)均不能聲明為純虛函數(shù)。
- 基類的析構函數(shù)必須聲明為虛函數(shù)。
#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
// 增加了一個虛函數(shù)表的指針
// 虛函數(shù) 子類可以覆寫的函數(shù)
virtual void look() {
cout << "virtual look" << endl;
}
// 純虛函數(shù) 必須要讓子類實現(xiàn)的
virtual void speak() {};
// 基類的析構函數(shù)必須聲明為虛函數(shù)
virtual ~Person() {
cout << "~Person" << endl;
}
};
class Child : public Person {
public:
// 子類實現(xiàn)純虛函數(shù)
void speak() override {
cout << "child speak" << endl;
}
// 訪問父類的方法
void look() override {
cout << "child look" << endl;
Person::look();
}
~Child() {
cout << "~Child" << endl;
}
};
int main() {
Person *person = new Child(); // 必須通過指針的方式，不同通過棧的方式去派生抽象
person->speak(); // child speak
person->look(); // child look
Person p;
cout << sizeof(p) << endl; // 8 這就表明了虛函數(shù)是有一個虛函數(shù)表，增加一個指針*vtable，指向了虛函數(shù)表
// 下面代碼來證明
typedef void (*func)(void);
func fun = NULL;
cout << (int *) &p << endl; // 指向函數(shù)的首地址 0x16ee1efa8
cout << (int *) *(int *) &p << endl; // 函數(shù)的地址 0xfe40a0
fun = (func) *((int *) *(int *) &p);
fun(); // virtual look
return 0;
}
/**
* child speak
* child look
* virtual look
* ~Child
* ~Person
*/child speak
child look
virtual look
8
0x16ee1efa8
0xfe40a0
模板
模板和java的泛型類似。 模板類不支持聲明(.h)和實現(xiàn)(.cpp)分開寫,「不能將模板的聲明和定義分散到多個文件中」的根本原因是：模板的實例化是由編譯器完成的，而不是由鏈接器完成的，這可能會導致在鏈接期間找不到對應的實例。
函數(shù)模板
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
using namespace std;
/**
* 函數(shù)模板和java中的泛型類似
*/
// 方法泛型 這里只能聲明在方法上
template<typename T, typename R=int>
// R的默認類型是int
// typename == class 兩個等價的
void swap2(T t, R r) {
}
template<typename T>
void swapT(T &a, T &b) {
cout << "swap: T a T b" << endl;
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 普通函數(shù)優(yōu)先級比泛型函數(shù)高，只有類型重合的狀態(tài)下
void swapT(int &a, int &b) {
cout << "swap : int a int b" << endl;
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
// 函數(shù)模板
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'a';
swapT<int>(a, b); // 顯示調度
swapT(a, b); // 自動推導
// swap(a,c); // 報錯 無法推導出具體的類型
// swap2(); // 報錯 無法推導出具體的類型
char *a1 = "abc";
char *a2 = "123";
cout << a1 << a2 << endl;
swapT(a1, a2);
cout << a1 << a2 << endl;
return 0;
}swap: T a T b
swap : int a int b
abc123
swap: T a T b
123abc
類模板
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 模板修飾在類上
template<typename T, typename R>
class Person {
public:
T a;
R b;
Person(T t) {
}
T &getA() {
T t1;
// return t1; // 這里不可以返回，因為方法執(zhí)行完畢后會銷毀掉
return a; // 返回值是引用
}
};
/**
* 和java不同的部分，比java更加靈活
*/
class Pp {
public:
void show() {
cout << "Pp show" << endl;
}
};
template<typename T>
class ObjTemp {
private:
T obj;
public:
void showPp() {
// 自動檢查 但是會出現(xiàn)不可預期的錯誤
obj.show(); // 假設模板是Pp，可以調用Pp的變量和方法，在java中需要<T extend Pp> T才能調用方法
}
};
template<typename T, typename R>
class CTest {
public:
T m_name;
R m_age;
CTest(T name, R age) {
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
void show() {
cout << "show T:" << m_name << " R:" << m_age << endl;
}
};
template<typename T, typename R>
void doWork(CTest<T, R> &cTest) {
cTest.show();
}
template<typename T>
void doWork2(T &t) {
t.show(); // 在java中必須是<T extend xxxx>
}
// 繼承模板問題和java是一樣的
template<typename T>
class Base {
public:
T t;
};
// 確定的類型或者模板
template<typename T, typename R>
class Son : Base<R> {
public:
T t1;
};
int main() {
CTest<string, int> test("后端碼匠", 28); // show T:后端碼匠 R:28
doWork(test);
doWork2<CTest<string, int>>(test); // 顯示調用
doWork2(test); // 自動推導
ObjTemp<Pp> temp;
temp.showPp(); // Pp show 可以調用傳遞過來的模板的方法
// 自動類型推導，在類模板上不可以使用，無法推導出具體的類型
Person<int, string> p(100);
cout << p.getA() << endl;
return 0;
}show T:后端碼匠 R:28
show T:后端碼匠 R:28
show T:后端碼匠 R:28
Pp show
0
實現(xiàn)一個模板類ArrayList類似Java的列表實現(xiàn)：
注意在之前學習的.h和.cpp分開的方式，不支持模板，一般模板的部分都會合并到.h文件中。
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
#ifndef CPPDEMO_ARRAYLIST_H
#define CPPDEMO_ARRAYLIST_H
template<typename T>
class ArrayList {
public:
int d = 11;
ArrayList() {
this->size = 16;
this->realSize = 0;
this->arr = new T[this->size];
}
// explicit 不能通過隱式調用
explicit ArrayList(int capacity) {
this->size = capacity;
this->realSize = 0;
// 在堆區(qū)申請數(shù)組
this->arr = new T[this->size]; // 在堆中開辟的一塊空間 存儲的是一個int[size] 數(shù)組，arr指向數(shù)組的首地址
}
// 拷貝函數(shù)
ArrayList(const ArrayList &arrayList) {
this->size = arrayList.size;
this->realSize = arrayList.realSize;
this->arr = new T[arrayList.size];
// 將數(shù)組的值賦值到arr中
for (int i = 0; i < this->size; ++i) {
this->arr[i] = arrayList.arr[i]; // arrayList.arr[i]他也是指針 this->arr[i] 是指針
}
}
// 析構函數(shù)
~ArrayList() {
if (this->arr != nullptr) {
delete[] this->arr;
this->arr = nullptr;
}
}
void add(T val) {
add(val, this->realSize);
}
void add(T val, int index) {
if (index < 0 || index > size) {
return;
}
// 判斷容量是否夠大 不夠進行擴容
if (this->realSize >= size * 0.75) {
resize();
}
this->arr[index] = val; // 等價于 *((this->arr)+index) = val
this->realSize++; // 數(shù)據(jù)量大小+1
}
T get(int index) {
if (index < 0 || index >= realSize) {
return -1;
}
return this->arr[index];
}
T remove(int index) {
if (index < 0 || index >= realSize) {
return -1;
}
// 如何移除呢？循環(huán)往前移動
int result = this->arr[index];
for (int i = index; i < size - 1; ++i) {
this->arr[i] = this->arr[i + 1];
}
this->realSize--;
// 判斷縮減容量
return result;
}
// const 定義為常函數(shù)
int getLength() const {
// realSize = realSize - 1; 這樣會報錯 不能修改函數(shù)內(nèi)部的所有變量
c = 11; // mutable 修飾的變量可以在常函數(shù)中修改
return realSize;
}
bool isEmpty() const {
return realSize == 0;
}
void resize() {
int netLength = size * 2;
T *p = new T[netLength];
// 拷貝數(shù)據(jù)
for (int i = 0; i < size; ++i) {
*(p + i) = this->arr[i];
}
// 釋放之前的數(shù)組
delete[] this->arr;
// 重新賦值
this->arr = p;
this->size = netLength;
}
void toString() {
cout << "[ ";
for (int i = 0; i < realSize; ++i) {
cout << arr[i] << ", ";
}
cout << " ] " << endl;
}
private:
int size{}; // 容器的大小
int realSize{}; // 真實的數(shù)組長度
T *arr; // 這里不能使用數(shù)組，因為數(shù)組名是arr指針常量，不能對arr重新賦值， 指針是指針變量，而數(shù)組名只是一個指針常量
mutable int c = 10; // 可以在常函數(shù)中修改的變量 需要使用mutable進行修飾
};
int main() {
ArrayList<int> arrayList;
arrayList.add(1);
arrayList.add(2);
arrayList.add(3);
arrayList.add(4);
arrayList.add(5);
arrayList.add(6);
for (int i = 0; i < arrayList.getLength(); ++i) {
cout << arrayList.get(i) << endl;
}
return 0;
}
#endif // CPPDEMO_ARRAYLIST_H1
2
3
4
5
6
字符串
int main() {
// 字符串 string 是C++獨有的string是一個對象，內(nèi)部封裝了和C一樣的字符串的表現(xiàn)形式
string s1();
string s2("123");
string s3 = "wew"; // string字符串是聲明在堆區(qū)的
string s4(4, 'k'); // 4個K組成 kkkk
string s5("123456", 1, 4); // 從1開始，輸出四個字符串：2345
cout << s4 << " " << s5 << endl;
s2.append(s3); // 追加123wew
s2.append(s3, 1, 2); // ew
cout << s2 << endl; // 123wewew
string sub = s2.substr(2, 3); // 字符串裁剪
cout << sub << endl; // 3we
s4.swap(s5); // 字符串交換，只有引用和地址才會改變外部的值
// c_str 支持C，轉換為char *
string s = "后端碼匠"; // 存儲在堆區(qū) 方法執(zhí)行完畢 執(zhí)行析構函數(shù) 從堆區(qū)移除
// 一般不會這樣使用
const char *s_c = s.c_str(); // 將C++ string轉換為支持C的字符串，返回常量指針 指針指向了常量，不能通過指針來修改常量
printf("%s\n", s_c);
// 一般開發(fā)會使用strcpy拷貝，防止被銷毀掉等問題 在FFmpeg是使用的C，所以在使用C++開發(fā)時必須要對C的轉換
char ss[20];
strcpy(ss, s.c_str()); // 拷貝到一個新的變量中
return 0;
}kkkk 2345
123wewew
3we
后端碼匠
到此這篇關于C++多態(tài)特性之派生與虛函數(shù)與模板詳細介紹的文章就介紹到這了,更多相關C++派生 虛函數(shù) 模板內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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