c++封装继承多态原理

原创 已于 2023-02-02 15:55:33 修改 · 222 阅读 · 0 ·
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于 2023-02-02 15:52:56 首次发布
文章探讨了C++中的封装概念，如何通过类作为函数参数来调用对象属性和方法。接着讲解了继承的意义，包括private、protected和public的访问控制。多继承的问题，如菱形继承及解决方案——虚继承，以及多态的概念和实现机制，强调了虚函数在多态中的作用。此外，提到了虚析构函数的重要性，用于确保正确销毁子类对象。最后，文章提到了函数的重载、重写和重定义的区别。

【封装】突破c思想，用类做函数参数时调用对象的属性和方法
【继承】意义：复用前人代码
private： 1.该类中的函数、2.其友元函数访问， 不能被任何其他访问，该类的对象也不能访问。

protected：1.该类中的函数、2.子类的函数、 3.其友元函数访问， 但不能被该类的对象访问。

public： 1.该类中的函数、2.子类的函数、 3.其友元函数访问， 4.该类的对象访问。
private 属性不能够被继承。
【多继承】始终存在问题
菱形继承（由继承树变成图，灾难）
1、公共祖先（菱形上部分）解决：虚继承 class A:virtual public B，底层原理：加上virtual关键词后c++编译器会给变量增加属性，类的size会增加一个指针大小vptr
2、两个父类中有相同的属性（菱形下部分），子类无法判断是哪一个父类的属性：类作用域符显式调用

【多态】意义：前人（基类）可以用后人（未来）的代码
父类的指针和引用指向自类，Base * p = child(),当父类和子类中有重名函数，p会调用基类的函数
多态实现：在父类的同名函数前加virtual关键字，实现一种语句多种形态，即父类指针指向不同的子类时，调用对应子类的重名函数。
多态成立条件：1、继承2、虚函数重写3、父类指针（引用）指向子类对象

实现原理：1、类成员（struct）和类函数分开存储，函数隐藏this指针，当用父类指针指向子类对象，调用函数时，传入指针类型的this指针（父类this），通过this指针调用子类函数
2、父类子类对象分别有虚函数表，运行时，动态编译，c++编译器根据指针指向的对象找到虚函数表，并从虚函数表找到函数入口地址
3、vptr分步初始化，子类初始化，先调用父类构造函数，c.vptr指向父类的虚函数表->父类构造函数运行完后c.vptr指向子类的虚函数表
表现：子类初始化过程，在父类构造函数中调用虚函数，调用父类的虚函数

虚函数寻址会降低效率，不要用太多
应用：aop，回调

【虚析构函数】
通过父类指针 指向的子类对象，调用析构函数时不会发生多态，只会按照指针类型调用父类析构函数
虚析构函数能够通过父类指针 把它指向的子类对象的析构函数都执行一遍，释放所有子类资源

【重载 重写 重定义】
一个 类内部 重载，子类无法重载父类
父子两类之间的同名函数，虚函数重写，非虚函数重定义（子类覆盖父类的同名函数）

strange_wind
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c++的继承多态封装重载
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### 封装 封装的原理是隐藏实现细节，将函数和数据包围起来，对数据的访问只能通过可信任的对象和类进行，对不可信的进行信息隐藏。在面向对象编程中，把客观事物封装成抽象的类，类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，从而使代码模块化，让代码和功能独立[^2]。 使用方法：定义类，将数据成员设为私有（private），通过公有（public）的成员函数来访问和修改这些数据成员。 示例代码如下： ```cpp #include <iostream> class Rectangle { private: double length; double width; public: // 构造函数 Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {} // 获取面积 double getArea() { return length * width; } }; int main() { Rectangle rect(5, 3); std::cout << "Area: " << rect.getArea() << std::endl; return 0; } ``` ### 继承 继承的原理是可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展，其过程是从一般到特殊。通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”，被继承的类称为“基类”“父类”或“超类”。在C++中，一个子类可以继承多个基类，继承概念的实现方式有实现继承、接口继承和可视继承[^2]。 使用方法：使用`class 子类名 : 继承方式 基类名`的语法来实现继承。 示例代码如下： ```cpp #include <iostream> // 基类 class Shape { public: void setWidth(int w) { width = w; } void setHeight(int h) { height = h; } protected: int width; int height; }; // 派生类 class Rectangle : public Shape { public: int getArea() { return (width * height); } }; int main() { Rectangle rect; rect.setWidth(5); rect.setHeight(3); std::cout << "Area: " << rect.getArea() << std::endl; return 0; } ``` ### 多态 多态的原理是同一接口可以有不同实现的能力，C++通过函数重载、运算符重载、虚函数和纯虚函数实现多态，可分为静态多态和动态多态。静态多态通过在同一作用域中定义多个同名但参数不同的函数（重载）在编译时实现；动态多态通过派生类重新定义基类中的虚函数（重写）在运行时实现[^3]。 使用方法：静态多态通过函数重载实现，动态多态通过虚函数和重写实现。 示例代码如下： ```cpp #include <iostream> // 基类 class Shape { public: virtual int area() { std::cout << "Parent class area: " << std::endl; return 0; } }; // 派生类 class Rectangle : public Shape { public: int area() { std::cout << "Rectangle class area: " << std::endl; return (width * height); } Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {} private: int width; int height; }; int main() { Shape* shape; Rectangle rect(5, 3); shape = &rect; shape->area(); return 0; } ``` ### 重载 重载的原理属于静态多态（编译时多态），在同一作用域中定义多个同名但参数不同的函数，编译器根据调用时的参数类型和数量来确定调用哪个函数[^3]。 使用方法：在同一作用域中定义多个同名函数，但参数列表不同。 示例代码如下： ```cpp #include <iostream> int add(int a, int b) { return a + b; } double add(double a, double b) { return a + b; } int main() { std::cout << "Integer addition: " << add(2, 3) << std::endl; std::cout << "Double addition: " << add(2.5, 3.5) << std::endl; return 0; } ```
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