c++多态

C++多态總結

• （動态）多态概念
• • （動态）多态底層
  • • （動态）多态優點
    • 純虛函數和抽象類
    • 虛析構和純虛析構

多态是C++面向對象三大特性封裝、繼承、多态之一

多态分為兩類

• 靜态多态: 函數重載 和 運算符重載屬于靜态多态，複用函數名。（和下面多态需要重寫父類函數不同）
• 動态多态: 派生類和虛函數實作運作時多态（父類對應屬性，子類同樣也對應有屬性，需要用到多态情況下，在父類屬性添加virtual修飾，子類可加可不加。）

靜态多态和動态多态差別：

• 靜态多态的函數位址早綁定 - 編譯階段确定函數位址
• 動态多态的函數位址晚綁定 - 運作階段确定函數位址

（動态）多态概念

父類動物在叫的函數；子類小狗在叫的函數，子類小貓在叫的函數。

//我們希望傳入什麼對象，那麼就調用什麼對象的函數

多态滿足條件

• 有繼承關系
• 子類重寫父類中的虛函數（不是重載）

多态使用條件

• 父類指針或引用指向子類對象

重寫：函數傳回值類型 函數名 參數清單 完全一緻稱為重寫

class Animal
{
public:
	//Speak函數就是虛函數
	//函數前面加上virtual關鍵字，變成虛函數，那麼編譯器在編譯的時候就不能确定函數調用了。
	virtual void speak()
	{
		cout << "動物在說話" << endl;
	}
};

class Cat :public Animal 
{
public:
	virtual void speak() //子類重寫父類函數
	{
		cout << "小貓在說話" << endl;
	}
};

class Dog :public Animal
{
public:

	virtual void speak()  //子類重寫父類函數
	{
		cout << "小狗在說話" << endl;
	}

};
//我們希望傳入什麼對象，那麼就調用什麼對象的函數
//如果函數位址在編譯階段就能确定，那麼靜态聯編
//如果函數位址在運作階段才能确定，就是動态聯編

void DoSpeak(Animal & animal)
{
	animal.speak();
}
//
//多态滿足條件： 
//1、有繼承關系
//2、子類重寫父類中的虛函數
//多态使用：
//父類指針或引用指向子類對象

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);


	Dog dog;
	DoSpeak(dog);
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}
           

（動态）多态底層

上述代碼的Animal類的記憶體占4位元組， 而去掉virtual變成1位元組。則有virtual說明變成了vfptr（virtual function pointer 虛函數(表)指針），指向vftable（virtual function table虛函數表（裡面存放了父類函數的入口位址））。

1、如果沒有父類指針或引用指向子類對象**，則沒有多态産生。cat類vfptr指向vftable會繼承存放父類的函數表一個函數的入口位址。

2、當父類指針或引用指向子類對象**，cat類的vfptr指向vftable會存放自己virtual的對應重寫的函數入口位址，替換掉1所說的函數入口位址。（子類函數重寫加入virtual會比較好了解）

（動态）多态優點

步驟：

1、通過給一個父類，裡面的虛函數（virtual修飾）（下面會講純虛函數，此時父類僅僅隻是一個抽象類，需要子類去重寫純虛函數實作功能。）沒有寫任何東西，在裡面空着。

2、

（1）寫一個要實作功能的子類，通過使用繼承父類（抽象類）。.

（2）父類引用、指針指向子類的對象。（1、可父類指針指向到new 子類在堆區開辟空間 ，記得記憶體釋放 delete掉）（2、也可以使用引用指向一個子類對象，要建立子類對象，不用new且不用delete）

（3）子類虛重寫對應父類的虛函數。

（4）利用多态來實作子類的函數，進行對整個程式架構的擴充（也可有利于多人協助，維護，可讀性高，結構清晰）。

• 代碼組織結構清晰
• 可讀性強
• 利于前期和後期的擴充以及維護
• 總結：C++開發提倡利用多态設計程式架構，因為多态優點很多

純虛函數和抽象類

在多态中，通常父類中虛函數的實作是毫無意義的，主要都是子類重寫的該虛函數内容。

是以可以将虛函數改為純虛函數

純虛函數文法：

virtual 傳回值類型 函數名 （參數清單）= 0 ;

當類中有了純虛函數，這個類也稱為抽象類

抽象類特點：

• 無法執行個體化對象
• 子類必須重寫抽象類中的純虛函數，否則也屬于抽象類

虛析構和純虛析構

多态使用時，如果子類中有屬性開辟到堆區，那麼父類指針在釋放時無法調用到子類的析構代碼。（因為子類在堆區開辟了空間，而父類隻能delete父類自己的空間，而無法進入到子類去析構delete子類的空間）

解決方式：将父類中的析構函數改為虛析構或者純虛析構

虛析構和純虛析構共性：

• 可以解決父類指針釋放子類對象
• 都需要有具體的函數實作

虛析構和純虛析構差別：

• 如果是純虛析構，該類屬于抽象類，無法執行個體化對象

1、虛析構文法：

virtual ~類名(){}

2、純虛析構文法：

virtual ~類名() = 0;

類名::~類名(){}

類外實作。

代碼

class Animal {
public:

	Animal()
	{
		cout << "Animal 構造函數調用！" << endl;
	}
	virtual void Speak() = 0;

	//析構函數加上virtual關鍵字，變成虛析構函數
	//virtual ~Animal()
	//{
	//	cout << "Animal虛析構函數調用！" << endl;
	//}


	virtual ~Animal() = 0;
};

Animal::~Animal()
{
	cout << "Animal 純虛析構函數調用！" << endl;
}

//和包含普通純虛函數的類一樣，包含了純虛析構函數的類也是一個抽象類。不能夠被執行個體化。

class Cat : public Animal {
public:
	Cat(string name)
	{
		cout << "Cat構造函數調用！" << endl;
		m_Name = new string(name);
	}
	virtual void Speak()
	{
		cout << *m_Name <<  "小貓在說話!" << endl;
	}
	~Cat()
	{
		cout << "Cat析構函數調用!" << endl;
		if (this->m_Name != NULL) {
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}

public:
	string *m_Name;
};

void test01()
{
	Animal *animal = new Cat("Tom");
	animal->Speak();

	//通過父類指針去釋放，會導緻子類對象可能清理不幹淨，造成記憶體洩漏
	//怎麼解決？給基類增加一個虛析構函數
	//虛析構函數就是用來解決通過父類指針釋放子類對象
	delete animal;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}
           

總結：

​ 1. 虛析構或純虛析構就是用來解決通過父類指針釋放子類對象（因為子類屬性在堆區開辟了空間，而父類隻能delete父類自己的空間，而無法進入到子類去析構delete子類屬性的空間）

​ 2. 如果子類中沒有堆區資料，可以不寫為虛析構或純虛析構

​ 3. 擁有純虛析構函數的類也屬于抽象類