C++之多态

1、定义

多态通俗来说就是多种形态，即目标去实现某一行为，当对象不同时会产生不同状态。

2、多态构成条件

（1）继承关系父子的两个虚函数，要保证三同（函数名/参数/返回值）。

（2）必须通过基类的指针或者引用调用虚函数（修饰词virtual，只能修饰成员函数）。

（3）被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写。

破坏上面条件可能会造成普通函数调用，而不是多态调用。

class A
{
public:
	virtual void f()//vitual修饰虚函数
	{
		cout << "A::f()" << endl;
	}
};
class B : public A
{
public:
	 void f()//派生类实现虚函数重写即覆盖，派生类可以省略修饰词virtual
	{
		cout <<  "B::f()" << endl;
	}
};
void func(A& a) {
	a.f();
}
int main() {
	A a;
	B b;
	func(b);//对象a调用则输出A::f(),b调用则输出B::f()
	return 0;
}

3、虚函数重写的两种特殊形式

（1）协变

基类和派生类虚函数的返回值类型不同，基类虚函数返回基类对象的指针或者引用，派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用。

class Person {
public:
	virtual A* f() { 
		cout << "Person::f()" << endl; 
		return new A;
	}
};
class Student : public Person {
public:
	virtual B* f() { 
		cout << "Student::f()" << endl;
		return new B; 
	}
};

（2）析构函数的重写

因为基类与派生类的析构函数的名字不同，因此编译器对析构函数的名称多了特殊处理，编译后析构函数的名称统一处理成destructor。如果基类的析构函数为虚函数，此时派生类析构函数只要定义，无论是否加virtual关键字，都与基类的析构函数构成重写。如果不考虑下面这种情况会出现内存泄漏问题。

class A
{
public:
	virtual ~A() {
		cout << "~A()" << endl;
	}
};
class B : public A
{
public:
	 ~B() {
		cout << "~B()" << endl;
	}
};
int main() {
	A* a = new A;
	delete a;

	a = new B;
	delete a;
	//这里希望释放的是对象B,遵循先释放基类再释放派生类的原则
	//如果不加虚函数则只会释放基类，因为这里对象本身是A类型，赋值只是截取
	return 0;
}

4、两个特殊修饰词

（1）final

该修饰词用于处理不允许重写的函数，基类中一经final修饰，则派生类中无法重写该函数。

class A
{
public:
	virtual void func() final {

	}
};

（2）override

该修饰词用于检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数，如果没有重写编译会报错。

class B : public A
{
public:
	virtual void func()  override {

	}
};

5、重载、重写、隐藏的区别

	重载	重写(覆盖)	隐藏(重定义)
作用域	两个函数必须在同一作用域	一个函数在基类，一个函数在派生类	一个函数在基类，一个函数在派生类
函数名	相同	相同	相同
参数	不同	相同	无要求
返回值	相同	相同（协变除外）	无要求

6、抽象类

纯虚函数是在虚函数后面写上=0，包含纯虚函数的类称为抽象类（也可称为接口类），抽象类不能实例化出对象。只有重写纯虚函数之后，派生类才能实例化出对象。

class A
{
public:
	virtual void func() = 0;//纯虚函数的定义
};
class B : public A
{
public:
	virtual void func(){//重写
		 cout << "B-用来吃饭" << endl;
	}
};
class C : public A
{
public:
	virtual void func() {//重写
		cout << "C-用来喝水" << endl;
	}
};
int main() {
	B b;
	C c;
	A& a = b;
	A& aa = c;
	a.func();//引用调用基类
	aa.func();
	return 0;
}

输出结果：

注意：虚函数的继承是一种接口继承，派生类继承的是虚函数的接口，目的就是为了重写，重写的是函数实现方法，函数中的缺省参数值并不会重写。而普通函数的继承，继承的是函数实现方法。另外如果不实现多态，建议不要把函数定义成虚函数。