07 多态

06 多态

• 多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

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声明中，写函数体时不用。

class base
{
    virtual int get();
};
int base::get(){}

2. 多态的两种表现形式

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”。

#include<iostream>
using namespace std;

class CBase
{
	public:
		virtual void SomeVirtualFunction() {cout<<"base"<<endl;}
};
class CDerived : public CBase
{
	public:
		virtual void SomeVirtualFunction() {cout<<"derived"<<endl;}
};
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;
}

以上的基类指针p指向派生类对象，所以调用的是派生类的成员函数

输出结果如下：

derived

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数。

这种机制也叫做“多态”。

#include<iostream>
using namespace std;

class CBase
{
	public:
		virtual void SomeVirtualFunction() {cout<<"base"<<endl;}
};
class CDerived : public CBase
{
	public:
		virtual void SomeVirtualFunction() {cout<<"derived"<<endl;}
};

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;
}

输出结果：

derived

3. 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

• 派生类中和基类中虚函数同名同参数表的函数，不加virtual也自动成为虚函数

4. 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

• 多态的函数调用语句被编译成一系列根据基类指针所指向的（或基类引用所引用的）对象中存放的虚函数表的地址，在虚函数表中查找虚函数地址，并调用虚函数的指令。

5.虚析构函数

背景：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

• 结论：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

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

输出结果：

bye from grandson
bye from son

执行grandson::~grandson()，引起执行son::~son()！！！

6. 纯虚函数和抽象类

纯虚函数： 没有函数体的虚函数

virtual void Print( ) = 0 ; //纯虚函数

抽象类：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。（翻译成人话就是：类里面但凡有一个纯虚函数，就只能算抽象类）