多态是C++面向对象三大特性之一

多态的优点:

代码组织结构清晰

可读性强

利于前期以及后期的扩展以及维护

多态的基本语法

多态分为两类:

静态多态:函数重载运算符重载属于静态多态,复用函数名

动态多态:派生类虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态的区别:

静态多态的函数地址绑定 - 编译阶段确定函数地址

动态多态的函数地址绑定 - 运行阶段确定函数地址

#include <iostream>
using namespace std;
//动态多态满足条件:
//1、有继承关系
//2、子类重写父类的虚函数 (重写不同于函数重载)

//动态多态使用:
//父类的 指针 或者 引用 指向子类对象
class Animal
{
public:
virtual void speak()
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
class Cat :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "猫在说话" << endl;
}
};
class Dog: public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "狗在说话" << endl;
}
};
//地址早绑定 在编译阶段确定函数地址
//如果想执行猫在说话,需要使用动态多态,让地址晚绑定
void doSpeak(Animal &animal) //Animal &animal = cat(dog);
{
animal.speak();
}
void test1()
{
Cat cat;
doSpeak(cat); //静态多态:动物在说话 动态多态:猫在说话
Dog dog;
doSpeak(dog); //静态多态:动物在说话 动态多态:狗在说话
}
int main()
{
test1();
}

多态的原理剖析

C++类和对象--多态_C++

动态多态后的Animal类:

C++类和对象--多态_C++_02

动态多态后的Cat类:

C++类和对象--多态_C++_03

tips:怎么查看底层类结构的方法在上篇博客有写

多态案例1-计算器类

1、普通写法

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//普通写法
class Calc
{
public:
int getResult(string oper)
{
if (oper == "+")
{
return Num1 + Num2;
}
else if (oper == "-")
{
return Num1 - Num2;
}
else if (oper == "*")
{
return Num1 * Num2;
}
else if (oper == "/")
{
return Num1 / Num2;
}
}
int Num1;
int Num2;
};
void test1()
{
Calc cal;
cal.Num1 = 3;
cal.Num2 = 5;
cout << " Num1 " << "+" << " Num2 " << " = " << cal.getResult("+") << endl; //加
cout << " Num1 " << "-" << " Num2 " << " = " << cal.getResult("-") << endl; //减
cout << " Num1 " << "*" << " Num2 " << " = " << cal.getResult("*") << endl; //乘
cout << " Num1 " << "/" << " Num2 " << " = " << cal.getResult("/") << endl; //除
}
int main()
{
test1();
}

缺点:如果想扩展新的功能,需要修改源码

在真实开发中,提倡“开闭原则”,即:对扩展进行开放,对修改进行关闭

2、利用多态

#include <iostream>
using namespace std;

//实现计算器抽象类
class AbsCalc
{
public:
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int Num1;
int Num2;
};
//加法计算器类
class Add :public AbsCalc
{
public:
int getResult()
{
return Num1 + Num2;
}
};
//减法计算器类
class Sub :public AbsCalc
{
public:
int getResult()
{
return Num1 - Num2;
}
};
//乘法计算器类
class Mul :public AbsCalc
{
public:
int getResult()
{
return Num1 * Num2;
}
};
//除法计算器类
class Div :public AbsCalc
{
public:
int getResult()
{
return Num1 / Num2;
}
};
void test1()
{
//多态使用条件
//父类的 指针或者引用 指向子类对象

//加法
AbsCalc* tmp = new Add;
tmp->Num1 = 3;
tmp->Num2 = 5;
cout << tmp -> Num1 << "+" << tmp -> Num2 << " = " << tmp->getResult() << endl;
//用完及时销毁
delete tmp;

//减法
tmp = new Sub;
tmp->Num1 = 3;
tmp->Num2 = 5;
cout << tmp -> Num1 << "-" << tmp -> Num2 << " = " << tmp->getResult() << endl;
//用完及时销毁
delete tmp;

//乘法
tmp = new Mul;
tmp->Num1 = 3;
tmp->Num2 = 5;
cout << tmp -> Num1 << "*" << tmp -> Num2 << " = " << tmp->getResult() << endl;
//用完及时销毁
delete tmp;

//除法
tmp = new Div;
tmp->Num1 = 3;
tmp->Num2 = 5;
cout << tmp -> Num1 << "/" << tmp -> Num2 << " = " << tmp->getResult() << endl;
//用完及时销毁
delete tmp;
}
int main()
{
test1();
}

纯虚函数和抽象类

在多态中,通常父类虚函数的实现是毫无意义的,主要都是调用子类重写的内容,因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法: virtual  返回值类型  函数名  (参数列表)=  0;

当类中有了纯虚函数,这个类也被称为抽象类

抽象类特点:

-无法实例化对象

-子类必须重写抽象类中的纯虚函数,否则也属于抽象类

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
//纯虚函数
virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{
public:
//重写父类纯虚函数
void func()
{
cout << "func函数调用" << endl;
}
};
void test()
{
//Base base; //err
//new Base; //err
Son s; //不重写纯虚函数会报错
Base* base = new Son;
base->func();
}
int main()
{
test();
}

多态案例2-制作饮品

制作饮品的大致流程:煮水-冲泡-倒入杯中-加入辅料

#include <iostream>
using namespace std;
class AbsDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒杯
virtual void Pour() = 0;
//加料
virtual void Add() = 0;
//制作饮品
virtual void makeSomeDrink()
{
Boil();
Brew();
Pour();
Add();
}
};
//冲咖啡
class Coffee :public AbsDrinking
{
//煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮矿泉水" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡咖啡" << endl;
}
//倒杯
virtual void Pour()
{
cout << "倒入杯中" << endl;
}
//加料
virtual void Add()
{
cout << "加糖和牛奶" << endl;
}
};
//泡茶
class Tea :public AbsDrinking
{
//煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮矿泉水" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡茶叶" << endl;
}
//倒杯
virtual void Pour()
{
cout << "倒入杯中" << endl;
}
//加料
virtual void Add()
{
cout << "加柠檬" << endl;
}
};
void doWork(AbsDrinking* abs)
{
abs->makeSomeDrink();
delete abs;
}
void test()
{
doWork(new Coffee);
cout << "------------------" << endl;
doWork(new Tea);

}
int main()
{
test();
}

虚析构和纯虚析构

在多态中,如果子类有属性开辟到堆区,那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码

解决方法:将父类中的析构函数改成虚函数或者纯虚函数

虚析构和纯虚析构的共性

-可以解决父类指针释放子类对象

-都需要有具体的函数实现

虚析构和纯虚析构的区别

-如果是纯虚析构,该类属于抽象类,无法实例化对象

虚析构语法:virtual  ~类名(){}

纯虚析构语法: virtual ~类名() = 0;

如果子类对象没有堆区数据,可以不写为虚析构或者纯虚析构

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout << "Animal构造函数调用" << endl;
}
//纯虚函数
virtual void speak() = 0;
////虚析构
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal析构函数调用" << endl;
//}

//纯虚析构
virtual ~Animal() = 0;
};
//纯虚析构的实现
Animal::Animal()
{
cout << "Animal析构函数调用" << endl;
}
class Cat :public Animal
{
public:
Cat(string name)
{
cout << "Cat构造函数调用" << endl;
Name = new string(name);
}
//重写
void speak()
{
cout << *Name <<"猫在说话" << endl;
}
~Cat()
{
if (Name != NULL)
{
cout << "Cat析构函数调用" << endl;
delete Name;
Name = NULL;
}
}
string* Name;
};
void test()
{
Animal* animal = new Cat("Tom");
animal->speak();
//父类指针在析构时,不会调用子类析构,导致如果子类中有堆区属性,会出现内存泄漏
//解决方法:将父类 析构函数 改为 虚析构或者纯虚析构
//纯虚析构 需要声明 也需要具体实现
delete animal;
}
int main()
{
test();
}

多态案例3-电话组装

电脑主要组成部件为CPU(用于计算)、显卡(用于显示)、内存条(用于存储)

将每个零件封装成抽象类,并且提供不同的厂商提供不同的零件,例如Inter厂商和Lenovo 厂商

创建电脑类提供让电脑工作的函数,并且调用每个零件工作的接口

测试时组装三台不同的电脑进行工作

#include <iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class GraphicsCard
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class MemoryBank
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void storage() = 0;
};
class Computer
{
public:
//构造函数
Computer(CPU* cpu, GraphicsCard* gc, MemoryBank* mb)
{
_cpu = cpu;
_gc = gc;
_mb = mb;
}
//工作函数
void work()
{
_cpu->calculate();
_gc->display();
_mb->storage();
}
~Computer()
{
//释放CPU
if (_cpu != NULL)
{
delete _cpu;
_cpu = NULL;
}
//释放显卡
if (_gc != NULL)
{
delete _gc;
_gc = NULL;
}
//释放内存条
if (_mb != NULL)
{
delete _mb;
_mb = NULL;
}
}
private:
CPU* _cpu; //CPU零件指针
GraphicsCard* _gc; //显卡零件指针
MemoryBank* _mb; //内存条零件指针
};

//具体厂商
//Inter
class InterCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Inter的CPU开始计算" << endl;
}
};
class InterGraphicsCard :public GraphicsCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Inter的显卡开始显示" << endl;
}
};
class InterMemoryBank :public MemoryBank
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Inter的内存条开始存储" << endl;
}
};

//Lenovo
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Lenovo的CPU开始计算" << endl;
}
};
class LenovoGraphicsCard :public GraphicsCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Lenovo的显卡开始显示" << endl;
}
};
class LenovoMemoryBank :public MemoryBank
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Lenovo的内存条开始存储" << endl;
}
};
void test()
{
//第一台电脑零件
CPU* interCPU = new InterCPU;
GraphicsCard* interGraphicsCard = new InterGraphicsCard;
MemoryBank* interMemoryBank = new InterMemoryBank;
//创建第一台电脑
cout << "第一台电脑开始工作" << endl;
Computer* computer1 = new Computer(interCPU, interGraphicsCard, interMemoryBank);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-------------------" << endl;
//创建第二台电脑
cout << "第二台电脑开始工作" << endl;
Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoGraphicsCard, new LenovoMemoryBank);
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-------------------" << endl;
//创建第三台电脑
cout << "第三台电脑开始工作" << endl;
Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new InterGraphicsCard, new LenovoMemoryBank);
computer3->work();
delete computer3;
}
int main()
{
test();
}