【C++】类-多态

类-多态

目录

• 类-多态
  • 1. 基本概念
  • 2. 运算符重载
    • 2.1 重载为类的成员函数
    • 2.2 重载为非成员函数
  • 3. 虚函数
  • 4. 抽象类
  • 5. override与final

1. 基本概念

多态性：

• 操作接口具有表现多种形态的能力，能根据操作环境的不同采用不同的处理方式。
• 一组具有相同基本语义的方法能在同一接口下为不同的对象服务。

实现方式：

绑定机制 绑定是将一个标识符名和一个存储地址联系在一起的过程。例如：虚函数的实现对应着虚表，每一个派生类都包含了一个指向虚表的指针，运行时根据对象的指针找到虚表指针，然后取出对应的函数

• 静态绑定：编译阶段完成
• 动态绑定：运行时完成

分类：

• 静态多态性：运算符重载
• 动态多态性：虚函数

2. 运算符重载

2.1 重载为类的成员函数

函数类型 operator 运算符（形参）
{
......
}
参数个数=原操作数个数-1 （后置++、--除外）

eg1：复数重载加法

class Complex {
public:
	Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) { }
	//运算符+重载成员函数
	Complex operator + (const Complex& c2) const;
	//运算符-重载成员函数
	Complex operator - (const Complex& c2) const;
	void display() const; //输出复数
private:
	double real; //复数实部
	double imag; //复数虚部
};
Complex Complex::operator+(const Complex& c2) const {
	//创建一个临时无名对象作为返回值
	return Complex(real + c2.real, imag + c2.imag);
}
Complex Complex::operator-(const Complex& c2) const {
	//创建一个临时无名对象作为返回值
	return Complex(real - c2.real, imag - c2.imag);
}void Complex::display() const {
	cout << "(" << real << ")+(" << imag << ")j" << endl;
}

eg2：时钟类重载自增。后置自增需要传递一个参数

class Clock {//时钟类定义
public:
	Clock(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0);
	void showTime() const;
	//前置单目运算符重载
	Clock& operator ++ ();
	//后置单目运算符重载
	Clock operator ++ (int);
private:
	int hour, minute, second;
};
Clock::Clock(int hour, int minute, int second) {
	if (0 <= hour && hour < 24 && 0 <= minute && minute < 60
		&& 0 <= second && second < 60) {
		this->hour = hour;
		this->minute = minute;
		this->second = second;
	}
	else
		cout << "Time error!" << endl;
}
void Clock::showTime() const { //显示时间
	cout << hour << ":" << minute << ":" << second << endl;
}
Clock& Clock::operator ++ () {
	second++;
	if (second >= 60) {
		second -= 60; minute++;
		if (minute >= 60) {
			minute -= 60; hour = (hour + 1) % 24;
		}
	}return *this;
}
Clock Clock::operator ++ (int) {
	//注意形参表中的整型参数
	Clock old = *this;
	++(*this); //调用前置“++”运算符
	return old;
}

2.2 重载为非成员函数

如果数据是类的private成员，需要将函数声明为友元函数

eg：复数重载加减法和输出流运算符

class Complex {
public:
	Complex(double r = 0.0, double i = 0.0) : real(r), imag(i) { }
	friend Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2);
	friend Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2);
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Complex& c);
private:
	double real; //复数实部
	double imag; //复数虚部
}; Complex operator+(const Complex& c1, const Complex& c2) {
	return Complex(c1.real + c2.real, c1.imag + c2.imag);
}
Complex operator-(const Complex& c1, const Complex& c2) {
	return Complex(c1.real - c2.real, c1.imag - c2.imag);
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Complex& c) {
	out << "(" << c.real << ", " << c.imag << ")";
	return out;
}

3. 虚函数

• 通过virtual关键字实现
• 虚函数必须是非静态成员函数，也不能是内联函数（编一阶段必须定下来的）
• 构造函数不能是虚函数，析构函数可以

eg1：

class Base1 {
public:
	virtual void display() const; //虚函数
};
void Base1::display() const {
	cout << "Base1::display()" << endl;
}

class Base2: public Base1 {
public:
	virtual void display() const;
};
void Base2::display() const {
	cout << "Base2::display()" << endl;
}

class Derived : public Base2 {
public:
	virtual void display() const override;
};
void Derived::display() const {
	cout << "Derived::display()" << endl;
}
void fun(Base1* ptr) {
	ptr->display();
}

调用函数fun()时，能够根据指针的实际类型调用正确的函数

eg2：虚析构函数。使用了new运算符创建对象，然后要用对象指针释放空间

#include <iostream>
using namespace std; 
class Base {
public:
	virtual ~Base(); //不是虚函数
};
Base::~Base() {
	cout << "Base destructor" << endl;
}
class Derived : public Base {
public:
	virtual ~Derived(); //不是虚函数
};
Derived::~Derived() {
	cout << "Derived destructor" << endl;
}
void release(Base* p) {
	delete p;
}
int main() {
	Derived* pObj = new Derived();
	release(pObj);
	return 0;
}

基类和子类的析构函数都会被调用。如果析构函数非虚，那么只会调用基类的析构函数，子类中新增加的成员可能不会被释放，造成内存泄漏

4. 抽象类

定义：带纯虚函数的类是抽象类

纯虚函数：没有函数体的虚函数 virtual 函数类型 函数名(参数表) = 0;

抽象类作用

• 抽象类为抽象和设计的目的而声明
• 将有关的数据和行为组织在一个继承层次结构中，保证派生类具有要求的行为。
• 对于暂时无法实现的函数，可以声明为纯虚函数，留给派生类去实现。

注意

• 抽象类只能作为基类来使用。
• 不能定义抽象类的对象。

5. override与final

• override显式指明该函数是虚函数，编译器检查在基类中如果没有对应的函数，会报错
• final用来避免类被继承，或是基类的函数被改写