C++中继承与多态的实现及动态对象分配

背景简介

在C++程序设计中，继承和多态是面向对象编程的两大核心特性。通过继承，我们可以创建出具有新特性的类，同时保留原有类的特性；多态则允许我们用统一的接口来操作不同的对象。本文通过分析书籍《Patterns, Models, and Application Development: A C++ Programmer's Reference》中的相关章节，深入探讨了这些概念的实现机制，以及动态对象分配的应用。

继承与多态的实现

通过给出的代码示例，我们可以看到 Square 类继承自 GeoFigure 类，并重写了 Area 方法来计算正方形的面积。为了实现多态， GeoFigure 类被定义为一个抽象类，其中包含了一个纯虚函数 Area ，这迫使所有继承自它的类（如 Rectangle 、 Triangle 和 Square ）实现具体的 Area 方法。在 Window 类中，通过使用基类指针 base_ptr ，可以根据窗口的具体类型（矩形、三角形或正方形）在运行时调用正确的 Area 方法。

动态对象分配

C++中没有机制可以在运行时创建有名称的对象，因此对象必须通过指针来访问。 new 运算符用于从自由存储区动态分配对象，并返回对象的地址。通过指针，我们可以访问和操作这些动态创建的对象。例如，在书中示例的 SAM11-07.CPP 程序中，通过 new 运算符创建了多个 Window 类的对象，并通过 WinArea 方法计算并显示了每个对象的面积。

主函数中的操作

在主函数中，创建了三个 Window 对象，每个对象代表不同类型的窗口。通过调用每个对象的 WinArea 方法，程序计算并输出了每个窗口对象的面积。这个过程演示了如何在运行时根据对象类型动态选择合适的方法来执行操作。

动态对象数组的分配

在C++中，除了可以动态分配单个对象，还可以分配对象数组。与单个对象的分配类似，对象数组的创建也使用 new 运算符。然而，与静态分配的数组不同，动态分配的数组不能在创建时进行初始化。例如，在 SAM11-09.CPP 程序中，展示了如何动态创建 Demo1 类的对象数组，并将它们初始化为具有相同属性的对象。

总结与启发

继承和多态使得我们可以编写出更加模块化和可复用的代码。通过动态对象分配，我们可以灵活地在运行时创建和管理对象，从而优化程序的性能和内存使用。此外，理解这些概念对于深入学习面向对象设计模式和C++高级特性至关重要。本文通过具体的代码和解释，希望能帮助读者更好地理解这些高级编程概念，并在自己的编程实践中加以应用。