北大C++程序设计编程作业答案+解析·多态

本章一共包含五个编程习题：

1. 看上去像多态
2. Fun和Do
3. 这是什么鬼delete
4. 怎么又是Fun和Do
5. 编程填空：统计动物数量

以下习题答案全部通过OJ，使用编译器为：G++(9.3(with c++17))

1. 看上去像多态

考点：基类和派生类有同名函数的调用

解析：这题看起来是多态，但实际不是，只是基类和派生类有同名函数的调用。那么我们现根据题目要求来分析一下需要实现哪些功能：

D *pd;
D d( 4 );
d.Fun(); // D::Fun

从上面的代码，我们可以抽象出类D的结构：

class D {
    int nDVal;
public:
    void Fun() { std::cout << "D::Fun" << std::endl; }

    D( int n ) : nDVal( n ) {}
};

接着我们继续分析后续代码：

pb->Fun(); // B::Fun
pd->Fun(); // D::Fun
pb->Print(); // nBVal=2

到此我们还需要给类D添加一个Print()函数：

void Print() {
    std::cout << "nDVal=" << nDVal << std::endl;
}

其他都没有问题，但是下面这行代码就有问题：

// 按照之前的类D的结构，这里只会打印出：
// nDVal=8
// 但是题目还多一行输出：nBVal=24，也就是打印了类B的成员变量
// 但是我们知道nBVal是类B的私有成员变量，我们不能访问它，
// 只能调用类B的Print()方法，但是现在类D没有任何方法来调用B的途径，
// 只有通过继承B来达到调用类B的Print()
pd->Print();
// 所以我们需要修改一下之前类D的定义，并且再Print()调用基类的同名方法
class D: public B {
    // 其他变量和函数省略
public:
    void Print() {
        B::Print();
        std::cout << "nDVal=" << nDVal << std::endl;
    }
    
    D( int n ) : B( n ), nDVal( n ) {}
};

好像解决了问题，但是可以执行一下程序，会发现还有一个问题，nBVal的值不对，这里打印出来是8，但是题目是24，那我们有理由怀疑在初始化基类的时候，你BVal = n * 3，之后的代码都符合要求

pb = &d;
pb->Fun(); // B::Fun
// 这里不是多态，所以指针是谁，就调用谁的函数，即pb是B的指针，即调用类B的Print()，即使其指向的对象是类D
pb->Print(); // nBVal=12

答案：完整源码地址

// 这里只给到需要补完的代码，完整代码请移步到github
// 在此处补充你的代码
class D: public B {
    int nDVal;
public:
    void Print() {
        B::Print();
        std::cout << "nDVal=" << nDVal << std::endl;
    }

    void Fun() { std::cout << "D::Fun" << std::endl; }

    D( int n ) : B( n * 3 ), nDVal( n ) {}
};

2. Fun和Do

考点：多态

解析：如果只是解题，这题可以暴力解，只有三种可能，全部尝试一遍就能得到答案，但是我们还需要为什么要这样做：

// class A => void Fun();
// class B => undefined;
// class C => void Fun();
p.Fun(); // A::Fun

这里我们可以看到，程序实际输出的类A的Fun()函数，而且相关定义都没有virtual关键字，所以不可能是多态，那么根据上一题的原则：

多余非多态的同名成员函数，指针或引用是谁，就调用谁的函数

所以似乎Call()函数的参数类型可以是A引用，接下来我们来看看下一句能否满足题意：

// class A => void Do();
// class B => virtual void Do();
// class C => [ virtual ] void Do();
p.Do(); // C::Do

这里打印的结果是类C的Do()函数，而且从类B开始才有virtual关键词，因此类C里面的同名函数默认带有virtual，但是类A没有，因为它是类B的基类，那么这里参数类型是类A行不行呢？如果是，那么程序应该打印类A里面的Do()函数，所以不对？那么是类C可以么？如果是，这里是多态，所以没问题，但是上一句有问题，会打印类C的Fun()函数。那么唯一的可能性就是参数类型是类B，这里因为是多态，还是打印类C的Do()，上一句因为类B没有Fun()的定义，会向上去基类寻找相关函数，找到了并执行，所以打印类A的Fun()，所以参数类型是类B符合题意。

答案：完整源码地址

// 这里只给到需要补完的代码，完整代码请移步到github
void Call( 
    // 在此处补充你的代码
	B &p
);

3. 这是什么鬼delete

考点：析构函数的多态

解析：这里就需要注意一点，如果不把类A的析构函数定义成virtual，delete的时候只会调用B的析构函数，需要添加virtual，那么编译器会调用类B的析构，再调用类A的析构函数。

答案：完整源码地址

// 这里只给到需要补完的代码，完整代码请移步到github
class A {
public:
    A() {}

    // 在此处补充你的代码
    virtual ~A() { std::cout << "destructor A" << std::endl; }
};

4. 怎么又是Fun和Do

考点：多态

解析：这题和第二题类似，但是其实都不用分析，答案就是类A的指针，为什么呢？因为只有类A才能编译通过，其他两个类是不能通过下面的语句：、

// 如果函数参数类型是类B和C，会编译错误，因为这样相当于认为A是B或C，
// 但是我们知道基类不一定是派生类，但是派生类一定是基类
Call( new A() );

如果要问问什么是类A的引用，我们可以这样进行分析：

Call( new A() );
// Fun()没有定义为Virutal，不是多态，所以需要需要参数类型是类A
p->Fun(); // A::Fun
// Do()定义为virtual，是多态，调用实际指向的对象，所以参数类型还是类A
p->Do(); // A::Do

Call( new C() );
// 理由同上
p->Fun(); // A::Fun
// 理由同上，调用实际指向的对象
p->Do(); // C::Do

答案：完整源码地址

// 这里只给到需要补完的代码，完整代码请移步到github
void Call( 
    // 在此处补充你的代码
	A *p
);

5. 编程填空：统计动物数量

考点：多态和继承

解析：从题意可知，我们需要实现三个类：Animal，Dog和Cat，并且很自然想到，Dog和Cat都继承自Animal，那么为了实现计数功能，我们可以每初始化一个Animal，计数增加一，这个计数为所有动物的总数，同样每初始化一个Dog和Cat，各自的计数增加一，再因为初始化派生类，会先自动调用基类构造函数，所以我们只需在各个类的构造函数里面进行计数即可，这里要注意每个类的变量需要声明为static，因为在print()函数里面，我们才能用类::变量的形式进行访问。

答案：完整源码地址

// 这里只给到需要补完的代码，完整代码请移步到github
// 在此处补充你的代码
class Animal {
public:
    static size_t number;

    Animal() { number++; }

    virtual ~Animal() { number--; }
};

class Dog: public Animal {
public:
    static size_t number;

    Dog() : Animal() { number++; }

    ~Dog() { number--; }
};

class Cat: public Animal {
public:
    static size_t number;

    Cat() : Animal() {
        number++;
    }

    ~Cat() { number--; }
};

---

上一章：继承
下一章：输入输出和模板

6. 参考资料

1. C++程序设计
2. pixiv illustration: 芽吹きの剣

7. 免责声明

※ 本文之中如有错误和不准确的地方，欢迎大家指正哒~
※ 此项目仅用于学习交流，请不要用于任何形式的商用用途，谢谢呢；

---