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- 一、多态基本概念
- 二、纯虚函数和抽象类
- 三、虚析构和纯虚析构
- 四、计算机类案例
- 五、制作饮品案例
- 六、电脑组装案例
地表最强C++系列传送门：
「地表最强」C++核心编程（一）内存分区模型
「地表最强」C++核心编程（二）引用
「地表最强」C++核心编程（三）函数提高
「地表最强」C++核心编程（四）类和对象----封装
「地表最强」C++核心编程（五）类和对象----对象初始化和清理
「地表最强」C++核心编程（六）类和对象----对象模型和this指针
「地表最强」C++核心编程（七）类和对象----友元
「地表最强」C++核心编程（八）类和对象----运算符重载
「地表最强」C++核心编程（九）类和对象----继承
「地表最强」C++核心编程（十）类和对象----多态
「地表最强」C++核心编程（十一）文件操作
一、多态基本概念
多态是C++面向对象三大特性之一，它分为两类：
- 静态多态: 函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
- 动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态区别：
- 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
- 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
动态多态满足条件：
class Animal {public:
//speak函数就是虚函数
//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。
//加上virtual之后，这个类的大小变成了4个字节，这4个字节是一个虚函数（表）指针vfptr(virtual function pointer)，指向一个虚函数表vftable,表中记录了成员函数的地址
virtual void speak() {//虚函数需要被子类重写
cout<< "动物在说话"<< endl;
}
};
class Cat : public Animal {public:
//此处是重写而不是重载，virtual可加可不加
//若不重写，会完全继承父类，那么子类的vftable中记录的地址也会是 &Anima::speak；
//重写以后，子类的vftable中的记录会用重写的函数地址覆盖原地址，也就变成了 &Cat::speak; 此时调用他就发生了多态
void speak() {cout<< "小猫在说话"<< endl;
}
};
class Dog : public Animal {public:
void speak() {cout<< "小狗在说话"<< endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数，此时需要晚绑定
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编，是早绑定
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编，是晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) {//Animal& animal = cat; 父类引用可以指向子类
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数 重写和重载不一样：重写要求函数返回值类型、函数名、参数列表 完全相同
//多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话
}
二、纯虚函数和抽象类
在多态中，通常父类中虚函数都是要被子类重写的，因此实现父类的虚函数是毫无意义的，因此可以将虚函数改为纯虚函数。
纯虚函数语法： virtual 返回值类型 函数名 (参数列表) = 0;
当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类。
抽象类特点：
- 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
class Base
{public:
virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{public:
virtual void func()//子类必须重写父类的纯虚函数，否则也是抽象类，无法实例化
{cout<< "func调用"<< endl;
};
};
void test01()
{Base * base = NULL;
//base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();//func调用
delete base;//记得销毁
}
三、虚析构和纯虚析构
在使用多态时，父类的指针指向子类，但是在析构的时候，父类指针无法调用子类的析构函数。如果子类中有属性开辟到堆区，那么就导致这些空间无法释放而造成内存泄漏。解决方式就是将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构。
虚析构和纯虚析构共性：
- 可以解决父类指针释放子类对象
- 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别：
- 有纯虚析构的类属于抽象类，无法实例化对象
- 只有虚析构的类仍可以实例化对象
虚析构语法： virtual ~类名(){}
纯虚析构语法： virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
class Animal {public:
Animal() {cout<< "Animal 构造函数调用！"<< endl;
}
virtual void Speak() = 0;
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//virtual ~Animal()
//{// cout<< "Animal虚析构函数调用！"<< endl;
//}
//纯虚析构需要声明也需要实现，这一点和纯虚函数不一样（纯虚函数不需要实现）。和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal() {cout<< "Animal 纯虚析构函数调用！"<< endl;
}
class Cat : public Animal {public:
string *m_Name;
public:
Cat(string name) {cout<< "Cat构造函数调用！"<< endl;
m_Name = new string(name);
}
virtual void Speak() {cout<< *m_Name<< "小猫在说话!"<< endl;
}
~Cat() {cout<< "Cat析构函数调用!"<< endl;
if (this->m_Name != NULL) {delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
};
void test01() {Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//父类指针在析构的时候不会调用子类的析构函数。若子类有堆区属性，则无法释放而出现内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
delete animal;
}
总结：
- 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
- 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
- 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
四、计算机类案例
class AbstractCalculator {public :
virtual int getResult() {return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
//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;
}
};
void test02() {//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout<< abc->m_Num1<< " + "<< abc->m_Num2<< " = "<< abc->getResult()<< endl;
delete abc; //用完了记得销毁，delete释放了abc所指向的空间并不是把abc销毁了
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout<< abc->m_Num1<< " - "<< abc->m_Num2<< " = "<< abc->getResult()<< endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout<< abc->m_Num1<< " * "<< abc->m_Num2<< " = "<< abc->getResult()<< endl;
delete abc;
}
10 + 10 = 20
10 - 10 = 0
10 * 10 = 100
五、制作饮品案例
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();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {public:
//烧水
virtual void Boil() {cout<< "煮农夫山泉!"<< endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {cout<< "冲泡咖啡!"<< endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {cout<< "将咖啡倒入杯中!"<< endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {cout<< "加入牛奶!"<< endl;
}
};
//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {public:
//烧水
virtual void Boil() {cout<< "煮自来水!"<< endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {cout<< "冲泡茶叶!"<< endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {cout<< "将茶水倒入杯中!"<< endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {cout<< "加入枸杞!"<< endl;
}
};
//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking *drink) {drink->MakeDrink();
delete drink;
}
void test01() {DoWork(new Coffee);
cout<< "--------------"<< endl;
DoWork(new Tea);
}
煮农夫山泉!
冲泡咖啡!
将咖啡倒入杯中!
加入牛奶!
--------------
煮自来水!
冲泡茶叶!
将茶水倒入杯中!
加入枸杞!
六、电脑组装案例
//抽象CPU类
class CPU {public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard {public:
//抽象的显示函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory {public:
//抽象的存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer {private:
CPU *m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard *m_vc; //显卡零件指针
Memory *m_mem; //内存条零件指针
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数
void work() {//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件
~Computer() {//释放CPU零件
if (m_cpu != NULL) {delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
//释放显卡零件
if (m_vc != NULL) {delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
//释放内存条零件
if (m_mem != NULL) {delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {public:
virtual void calculate() {cout<< "Intel的CPU开始计算了！"<< endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {public:
virtual void display() {cout<< "Intel的显卡开始显示了！"<< endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {public:
virtual void storage() {cout<< "Intel的内存条开始存储了！"<< endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {public:
virtual void calculate() {cout<< "Lenovo的CPU开始计算了！"<< endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {public:
virtual void display() {cout<< "Lenovo的显卡开始显示了！"<< endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {public:
virtual void storage() {cout<< "Lenovo的内存条开始存储了！"<< endl;
}
};
void test01() {//第一台电脑零件
CPU *intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard *intelCard = new IntelVideoCard;
Memory *intelMem = new IntelMemory;
cout<< "第一台电脑开始工作："<< endl;
//创建第一台电脑
Computer *computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout<< "-----------------------"<< endl;
cout<< "第二台电脑开始工作："<< endl;
//第二台电脑组装
Computer *computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout<< "-----------------------"<< endl;
cout<< "第三台电脑开始工作："<< endl;
//第三台电脑组装
Computer *computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
第一台电脑开始工作：
Intel的CPU开始计算了！
Intel的显卡开始显示了！
Intel的内存条开始存储了！
-----------------------
第二台电脑开始工作：
Lenovo的CPU开始计算了！
Lenovo的显卡开始显示了！
Lenovo的内存条开始存储了！
-----------------------
第三台电脑开始工作：
Lenovo的CPU开始计算了！
Intel的显卡开始显示了！
Lenovo的内存条开始存储了！
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