什么是多态性？C++中如何实现多态？多态性的好处是什么？

SUN_Gyq

已于 2024-12-07 18:43:11 修改

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文章标签： java jvm 开发语言 c++

于 2024-12-07 18:42:18 首次发布

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1）什么是多态性？C++中如何实现多态？

函数重写（覆盖）：

定义：子类重新定义父类中有相同名称，返回值和参数的虚函数，主要在继承关系中出现。

父类中的fun函数是虚函数，子类中有返回值，名字参数相同的fun函数，那么子类中的fun函数（无论加不加virtual）都是虚函数

基本条件：

重写的函数和被重写的函数必须都虚（virtual）函数，并分别位于基类和派生类中
重写的函数和被重写的函数，返回值，函数名和函数参数必须完全一致；

函数隐藏：子类中只要和父类函数名字相同不是重写，一定是函数隐藏。

多态的基本概念：

静态多态: 函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态（父类的指针或引用指向子类对象，并且调用子类的重写函数）

静态多态和动态多态区别：

静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

父类指针或引用指向子类对象时，函数隐藏不会调用子类中的函数而是调用父类中的函数

调用的函数是隐藏函数时，调用函数的指针或对象是什么类型调用哪里的函数

总结：

多态满足条件

有继承关系
子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

父类指针或引用指向子类对象

重写：函数返回值类型函数名参数列表完全一致称为重写

多态的实现：

为了实现 C++ 的多态，C++ 使用了一种动态绑定的技术。这个技术的核心是虚函数表。下面介绍虚函数表是如何实现动态绑定的。

类的虚函数表：

每个包含了虚函数的类都包含一个虚表（存放虚函数指针的数组）。
当一个类（B）继承另一个类（A）时，类 B 会继承类 A 的函数的调用权。所以如果一个基类包含了虚函数，那么其继承类也可调用这些虚函数，换句话说，一个类继承了包含虚函数的基类，那么这个类也拥有自己的虚表。
以下的代码。类 A 包含虚函数vfunc1，vfunc2，由于类 A 包含虚函数，故类 A 拥有一个虚表。

class A {
public:
    virtual void vfunc1();
    virtual void vfunc2();
    void func1();
    void func2();
private:
    int m_data1, m_data2;
};
class B : public A{//此时类B也拥有自己的虚表
};

纯虚函数和抽象类：

纯虚函数语法：virtual 返回值类型函数名（参数列表）= 0 ;

当类拥有纯虚函数，这个类也称为抽象类（一般作为基类）

抽象类特点：

无法实例化对象（抽象类不能创建对象）
子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
纯虚函数在虚表中存放的是 0

虚函数在虚表中存放的是函数地址

虚析构和纯虚析构：

多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码（如果不加virtual将父类的析构改为虚析构或者纯虚析构子类的析构会将父类的析构隐藏从而造成内存泄露）

解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

父类指针指向子类对象，只能调用父类成员函数

虚析构和纯虚析构共性：

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;

示例：

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
 
class Animal
{
public:
    Animal()
    {
        cout << "animal构造" << endl;
    }
  
  //如果不加virtual 子类的析构会将父类的析构隐藏 从而造成内存泄露
    virtual ~Animal()
    {
        cout << "animal析构" << endl;
    }
};
 
class cat :public Animal
{
public:
    cat()
    {
        cout << "cat构造" << endl;
    }
    ~cat()
    {
        cout << "cat析构" << endl;
    }
};
 int main() {
    Animal *a = new cat;//父类指针指向子类对象
    delete a;
    return 0;
}