【C++】类与对象——多态详解

目录

一、多态的定义

二、重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

三、析构函数重写

四、C++11 override 和 final

1. final

2. override

五、抽象类

六、多态的原理

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一、多态的定义

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。

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; }
};int main()
{Person Mike;Mike.BuyTicket();Student Johnson;Johnson.BuyTicket();return 0;
}

那么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

二、重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

 三、析构函数重写

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。

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;
}

四、C++11 override 和 final

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

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

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。

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

五、抽象类

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。

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();
}

接口继承与实现继承

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 现。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。

六、多态的原理

多态的关键在于通过基类指针或引用调用一个虚函数时，编译时不能确定到底调用的是基类还是派生类的函数，运行时才能确定。

class A 
{
public:int i;virtual void Print() { } // 虚函数
};class B
{
public:int n;void Print() { } 
};int main() 
{cout << sizeof(A) << ","<< sizeof(B);return 0;
}

在32位环境下，运行上面函数。

可以发现有虚函数的类，多出了4个字节，在32位机子上指针类型大小正好是4个字节，多出来这四个字节，就是一个指向虚函数表的指针。

// 基类
class Base 
{
public:int i;virtual void Print() { } // 虚函数
};// 派生类
class Derived : public Base
{
public:int n;virtual void Print() { } // 虚函数
};

上面 Derived 类继承了 Base类，两个类都有「虚函数」，那么它「虚函数表」的形式可以理解成下图：