C++中多态的概念和意义

文章目录

1 C++中多态的概念和意义

1.1 函数重写回顾
1.2 多态的概念
1.3 多态的意义
1.4 静态联编和动态联编

2 特殊的虚函数

2.1 构造函数能成为虚函数吗
2.2 析构函数能成为虚函数吗

3 构造函数和析构函数中的多态

1 C++中多态的概念和意义

1.1 函数重写回顾

对于函数重写：

父类被重写的函数依然会继承给子类。
子类中重写的函数将覆盖父类中的函数。
通过作用域分辨符（::）可以访问到父类中的函数。

1.2 多态的概念

面向对象中期望的行为：

根据实际的对象类型判断如何调用重写函数。
父类指针（引用）指向：
- 父类对象则调用父类中定义的函数。
- 子类对象则调用子类中定义的重写函数。

面向对象中多态的概念：

过呢据实际的对象类型决定函数调用的具体目标。
同样的调用语句在实际运行时有多种不同的表现形态。

在这里插入图片描述

C++语言直接支持多态的概念：

通过virtua关键字对多态进行支持。
被virtual声明的函数被重写后具有多态特性。
被virtual声明的函数叫做虚函数。

多态示例：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void print()
    {
        cout << "I'm Parent." << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void print()
    {
        cout << "I'm Child." << endl;
    }
};

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();     // 展现多态的行为
}

int main()
{
    Parent p;
    Child c;
    
    how_to_print(&p);    // Expected to print: I'm Parent.
    how_to_print(&c);    // Expected to print: I'm Child.
    
    return 0;
}

1.3 多态的意义

多态的意义：

在程序运行过程中展现出动态的特性。
函数重写必须多态实现，否则没有意义。
多态是面向对象组件化程序设计的基础特性。

1.4 静态联编和动态联编

静态联编：

在程序的编译期间就能确定具体的函数调用，如：函数重载。

动态联编：

在程序实际运行后才能确定具体的函数调用，如：函数重写。

动态联编与静态联编：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "void func()" << endl;
    }
    
    virtual void func(int i)
    {
        cout << "void func(int i) : " << i << endl;
    }
    
    virtual void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << "(" << i << ", " << j << ")" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
    }
    
    void func(int i, int j, int k)
    {
        cout << "void func(int i, int j, int k) : " << i + j + k << endl;
    }
};

void run(Parent* p)
{
    p->func(1, 2);     // 展现多态的特性
                       // 动态联编
}


int main()
{
    Parent p;
    
    p.func();         // 静态联编
    p.func(1);        // 静态联编
    p.func(1, 2);     // 静态联编
    
    cout << endl;
    
    Child c;
    
    c.func(1, 2);     // 静态联编
    
    cout << endl;
    
    run(&p);
    run(&c);
    
    return 0;
}

2 特殊的虚函数

2.1 构造函数能成为虚函数吗

构造函数不可能成为虚函数：

在构造函数结束后，虚函数表指针才会被正确的初始化。

2.2 析构函数能成为虚函数吗

析构函数可以成为虚函数：

建议在设计类时将析构函数声明为虚函数（发生赋值兼容时，可以正确的调用析构函数，防止内存泄漏的发生）。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base()" << endl;
        
        func();
    }
    
    virtual void func() 
    {
        cout << "Base::func()" << endl;
    }
    
    virtual ~Base()
    {
        func();
        
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};


class Derived : public Base
{
public:
    Derived()
    {
        cout << "Derived()" << endl;
        
        func();
    }
    
    virtual void func()
    {
        cout << "Derived::func()" << endl;
    }
    
    ~Derived()
    {
        func();
        
        cout << "~Derived()" << endl;
    }
};


int main()
{
    Base* p = new Derived();
    
    // ...
    
    delete p;
    
    return 0;
}