C++学习（6）多态

1.虚函数和多态

在类的定义中，前面有virtual关键字的成员函数就是虚函数。
virtual关键字只用在类定义里的函数说明中，写函数体时不用。

多态的表现形式一
派生类的指针可以赋给基类指针。
通过基类指针调用基类和派生类中的同名虚函数时:
（1）若该指针指向一个基类的对象，那么被调用是
基类的虚函数；
（2）若该指针指向一个派生类的对象，那么被调用
的是派生类的虚函数。
这种机制就叫做“多态”。

class CBase {
public:
    virtual void SomeVirtualFunction() { }
};
class CDerived :public CBase {
public:
    virtual void SomeVirtualFunction() { }
};
int main() {
    CDerived ODerived;
    CBase * p = &ODerived;
    p->SomeVirtualFunction(); //调用哪个虚函数取决于p指向哪种类型的对象
    return 0;
}

多态的表现形式二
派生类的对象可以赋给基类引用
通过基类引用调用基类和派生类中的同名虚函数时:
（1）若该引用引用的是一个基类的对象，那么被调
用是基类的虚函数；
（2）若该引用引用的是一个派生类的对象，那么被
调用的是派生类的虚函数。
这种机制也叫做“多态”。

class CBase {
public:
    virtual void SomeVirtualFunction() { }
};
class CDerived :public CBase {
public:
    virtual void SomeVirtualFunction() { }
};
int main() {
    CDerived ODerived;
    CBase & r = ODerived;
    r.SomeVirtualFunction(); //调用哪个虚函数取决于r引用哪种类型的对象
    return 0;
}

多态的作用
在面向对象的程序设计中使用多态，能够增强程序的可扩充性，即程序需要修改或增加功能的时候，需要改动和增加的代码较少。

用基类指针数组存放指向各种派生类对象的指针，然后遍历该数组，就能对各个派生类对象做各种操作，是很常用的做法

构造函数和析构函数中调用虚函数
在构造函数和析构函数中调用虚函数，不是多态。编译时即可确定，调用的函数是自己的类或基类中定义的函数，不会等到运行时才决定调用自己的还是派生类的函数。

2.多态的实现原理

“多态” 的关键在于通过基类指针或引用调用
一个虚函数时，编译时不确定到底调用的是基类还是派生类的函数，运行时才确定 ---- 这叫“动态联编” 。

多态实现的关键 --- 虚函数表
每一个有虚函数的类（或有虚函数的类的派生类）都有一个虚函数表，该类的任何对象中都放着虚函数表的指针。虚函数表中列出了该类的虚函数地址。多出来的4个字节就是用来放虚函数表的地址的。

批注 2020-08-13 221906.png

3.虚析构函数

通过基类的指针删除派生类对象时，通常情况下只调用基类的析构函数
 但是，删除一个派生类的对象时，应该先调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数。
解决办法：把基类的析构函数声明为virtual
 派生类的析构函数可以virtual不进行声明
 通过基类的指针删除派生类对象时，首先调用派生类的析构函数，然后调用基类的析构函数
 一般来说，一个类如果定义了虚函数，则应该将析构函数也定义成虚函数。或者，一个类打算作为基类使用，也应该将析构函数定义成虚函数。
注意： ~~不允许以虚函数作为构造函数~~

class son {
public:
    ~son() { cout << "bye from son" << endl; };
};
class grandson :public son {
public:
    ~grandson() { cout << "bye from grandson" << endl; };
};
int main() {
    son *pson;
    pson = new grandson();
    delete pson;
    return 0;
}
//输出： bye from son 没有执行grandson::~grandson()!!!

class son {
public:
    virtual ~son() { cout << "bye from son" << endl; };
};
class grandson :public son {
public:
    ~grandson() { cout << "bye from grandson" << endl; };
};
int main() {
    son *pson;
    pson = new grandson();
    delete pson;
    return 0;
}
//输出： bye from grandson
//bye from son
//执行grandson::~grandson()，引起执行son::~son()！！！

4.纯虚函数和抽象类

 纯虚函数：没有函数体的虚函数

class A {
private: int a;
public:
    virtual void Print() = 0; //纯虚函数
    void fun() { cout << "fun"; }
};

包含纯虚函数的类叫抽象类
 抽象类只能作为基类来派生新类使用，不能创建抽象类的对象
 抽象类的指针和引用可以指向由抽象类派生出来的类的对象

A a ; // 错， A 是抽象类，不能创建对象
A * pa ; // ok,可以定义抽象类的指针和引用
pa = new A ; //错误, A 是抽象类，不能创建对象

在抽象类的成员函数内可以调用纯虚函数，但是在构造函数或析构函数内部
不能调用纯虚函数。
如果一个类从抽象类派生而来，那么当且仅当它实现了基类中的所有纯虚函
数，它才能成为非抽象类。

class A {
public:
    virtual void f() = 0; //纯虚函数
    void g() {
        this->f(); //ok
    }
    A() { //f( ); // 错误
    }
};
class B :public A {
public:
    void f() { cout << "B:f()" << endl; }
};
int main() {
    B b;
    b.g();
    return 0;
}