多态

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本文详细介绍了C++中多态的两种形式：静态多态（函数重载与运算符重载）与动态多态（通过虚函数实现）。通过实例演示了如何区分两者，并深入剖析了纯虚函数的概念及在计算机类和制做饮品案例中的应用。

一、多态的基本概念

  1. 多态是C++面向对象三大特性之一；
  2. 多态的分类：1）静态多态：函数重载 运算符重载 2）动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态
  3. 多态满足条件：1）有继承关系 2）子类重写父类中的虚函数（重写，函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致）
  4. 多态使用条件：1）父类指针或引用指向子类对象

二、案例：如何区别静态多态和动态多态？

1.静态多态---地址早绑定，在编译阶段确定函数地址。

#include<iostream>
using namespace std;


// 创建一个动物类
class Animal
{
public:
	//静态多态---地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
	void speak() 
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};


// 创建一个小猫类
class Cat:public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

// 创建一个小狗类
class Dog :public Animal
{
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

// 父类引用指向子类对象
void DoSpeak(Animal& animal)
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);

	Dog dog;
	DoSpeak(dog);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
}

输出结果为：

动物在说话
动物在说话

2.动态多态---地址晚绑定，在运行阶段确定函数地址。

#include<iostream>
using namespace std;


// 创建一个动物类
class Animal
{
public:
	//动态多态--地址晚绑定，在运行阶段确定函数地址
	virtual void speak() {
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

// 创建一个小猫类
class Cat:public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

// 创建一个小狗类
class Dog :public Animal
{
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

void DoSpeak(Animal& animal)
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);

	Dog dog;
	DoSpeak(dog);
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
}

输出结果为：

小猫在说话
小狗在说话

小结：

在基类中函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了，此时即可实现静态多态到动态多态的转换。
三、多态案例一：计算机类

#include <iostream>
using namespace std;

/*
案例描述：
分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类
多态的优点：
代码组织结构清晰
可读性强
利用前期和后期的扩展以及维护
*/

#define Common  //Polym

#ifdef Common
//一、普通实现
class Calculator {
public:
	int m_Num1;
	int m_Num2;
public:
	int getResult(string oper) {
		if (oper == "+") {
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-") {
			return m_Num1 - m_Num2;
		}
		else if (oper == "*") {
			return m_Num1 * m_Num2;
		}
	}
};
#endif

#ifdef Polym
//二、多态实现
class AbstractCalculator {
public:
	int m_Num1;
	int m_Num2;
public:
	virtual int getResult() {
		return 0;
	}
};

//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator {
public:
	int getResult() {
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator {
public:
	int getResult() {
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator {
public:
	int getResult() {
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};
#endif

#ifdef Common
void test01() {
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 2;
	cout << "利用普通写法实现两个操作数进行运算的计算器类:" << endl;
	cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}

#endif

#ifdef Polym
void test02() {
	//创建加法计算器
	//多态使用：
	//父类指针指向子类对象
	AbstractCalculator* result = new AddCalculator;
	result->m_Num1 = 10;
	result->m_Num2 = 20;
	cout << "利用多态技术实现两个操作数进行运算的计算器类:" << endl;
	cout << result->m_Num1 << " + " << result->m_Num2 << " = " << result->getResult() << endl;
	delete result;
	//创建减法计算器
	result = new SubCalculator;
	result->m_Num1 = 30;
	result->m_Num2 = 20;
	cout << result->m_Num1 << " - " << result->m_Num2 << " = " << result->getResult() << endl;
	delete result;
	//创建乘法计算器
	result = new MulCalculator;
	result->m_Num1 = 30;
	result->m_Num2 = 20;
	cout << result->m_Num1 << " * " << result->m_Num2 << " = " << result->getResult() << endl;
	delete result;
}
#endif

int main() {
#ifdef Common
	test01();
#endif

#ifdef Polym
	test02();
#endif
	system("pause");
	return 0;
}

四、如何理解纯虚函数&使用

#include <iostream>
using namespace std;

// 纯虚函数
// 语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0；
// 特点：无法实例化对象
//		 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//       抽象类：当类中有了纯虚函数，这个类称为抽象类

// 1.定义一个基类（包含一个纯虚函数）
class Base {
public:
	virtual void func() = 0;
};

// 2.定义一个派生类（必须重写抽象类中的纯虚函数）
class Son :public Base {
public:
	virtual void func() {
		cout << "func函数调用" << endl;
	}
};

// 3.基类的指针指向派生类对象
void test01(){
	Base *result = new Son;
	result->func();
	delete result;
}

// 4.执行函数
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

五、多态案例二：制做饮品

#include <iostream>
using namespace std;

#define pointer //quote

// 1.创建一个基类（包含多个纯虚函数）
class AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	virtual void Boil() = 0;
	//冲泡
	virtual void Brew() = 0;
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() = 0;
	//加入辅料
	virtual void PutSomething() = 0;
	//规定流程
	void MakeDrink() {
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

// 2.创建一个派生类（制做咖啡）
class Coffe :public AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	virtual void Boil() {
		cout << "烧开百岁山！" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew() {
		cout << "冲泡拿铁！" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() {
		cout << "倒入咖啡杯！" << endl;
	}
	//添加辅料
	virtual void PutSomething() {
		cout << "杯中加奶和糖！" << endl;
	}
};

// 3.创建一个派生类（制做茶水）
class Tea :public AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	virtual void Boil() {
		cout << "烧开农夫山泉！" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew() {
		cout << "冲泡铁观音！" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() {
		cout << "倒入茶杯！" << endl;
	}
	//添加辅料
	virtual void PutSomething() {
		cout << "杯中加柠檬！" << endl;
	}
};

#ifdef pointer
// 4.执行操作
void DoWork(AbstractDrinking* Result) {
	Result->MakeDrink();
	delete Result;
}

// 5.测试函数
void test() {
	cout << "通过将基类的指针指向子类的对象来实现多态技术" << endl;
	cout << "制作第一杯饮品--加糖拿铁！" << endl;
	DoWork(new Coffe);
	cout << "制作第二杯饮品——柠檬红茶！" << endl;
	DoWork(new Tea);
}
#endif

#ifdef quote
// 4.执行操作
void DoWork(AbstractDrinking& Result) {
	Result.MakeDrink();
}

// 5.测试函数
void test() {
	cout << "通过将基类的引用指向子类的对象来实现多态技术" << endl;
	cout << "制作第一杯饮品--加糖拿铁！" << endl;
	Coffe latte;
	DoWork(latte);
	cout << "制作第二杯饮品——柠檬红茶！" << endl;
	Tea Lemon_Black_Tea;
	DoWork(Lemon_Black_Tea);
}
#endif

// 6.调用函数
int main() {
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

 

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