C++虛函數(shù)在多態(tài)中的運(yùn)用

什么是多態(tài)

直觀的說(shuō)，就是向不同的對(duì)象發(fā)送一個(gè)消息，不同的對(duì)象在接收消息以后有不同的行為;函數(shù)重載和運(yùn)算符重載都是多態(tài)現(xiàn)象。

多態(tài)分為靜態(tài)多態(tài)和動(dòng)態(tài)多態(tài);

靜態(tài)多態(tài)是通過(guò)函數(shù)重載實(shí)現(xiàn)的，比如收函數(shù)重載和運(yùn)算符重載;靜態(tài)重載要求程序編譯的時(shí)候就知道調(diào)用函數(shù)的信息，在編譯的時(shí)候就要知道調(diào)用那個(gè)函數(shù);靜態(tài)多態(tài)又稱為編譯時(shí)的多態(tài)性;

動(dòng)態(tài)多態(tài)是在運(yùn)行過(guò)程中才動(dòng)態(tài)的確定操作所針對(duì)的對(duì)象，又稱為運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性;動(dòng)態(tài)多態(tài)性是由虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。

動(dòng)態(tài)多態(tài)性研究的問(wèn)題：當(dāng)一個(gè)基類被繼承為不同的派生類時(shí)，各派生類可以使用與基類成員相同的成員名，如果的時(shí)候用同一個(gè)成員名調(diào)用類對(duì)象的成員，會(huì)調(diào)用那個(gè)對(duì)象的成員吶?

虛函數(shù)在多態(tài)中的運(yùn)用

這點(diǎn)我們從上一篇文章的最后一段話引入;派生類對(duì)象可以給基類對(duì)象賦值，基類對(duì)象的指針也可以指向派生類的對(duì)象，但是基類對(duì)象指針指向派生類以后就只能指向派生類中從基類繼承歸過(guò)來(lái)的那一部分內(nèi)容;首先讓我們看看這一點(diǎn)有多不方便。

例子1

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可見使用同一個(gè)指針，當(dāng)基類指針指向派生類對(duì)象的時(shí)候，指針只能訪問(wèn)派生類從基類繼承過(guò)去的一部分成員;并不能訪問(wèn)派生類中的另加成員;這里指向派生類的指針調(diào)用的還是基類中的display函數(shù)，在派生類的構(gòu)造函數(shù)中對(duì)基類的變量進(jìn)行了初始化，然后使用基類的display函數(shù)就調(diào)用了基類中被派生類構(gòu)造函數(shù)重新初始化以后的變量;意思就是說(shuō)指向基類的指針始終還是指向基類的;下邊就引出解決辦法，也就是虛函數(shù)的大作用的體現(xiàn)，也是c++多態(tài)性的直觀體現(xiàn)。

例子2

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基類中的函數(shù)使用虛函數(shù)，子類的虛函數(shù)在派生類中可以被改寫;在聲明派生類時(shí)被重載，這時(shí)派生類的同名函數(shù)diapaly就取代了基類中的虛函數(shù)，所以使用基類的指針指向派生類的對(duì)象以后，調(diào)用的display函數(shù)就調(diào)用了派生類的diaplay函數(shù)。

由虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)多態(tài)性就是:同一類族中不同類的對(duì)象，隨同一函數(shù)調(diào)用函數(shù)作出不同的響應(yīng)。

一個(gè)概念辨析:

在基類中定義的非虛函數(shù)會(huì)在派生類中被重新定義，如果使用基類指針調(diào)用該成員函數(shù)，則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用對(duì)象中基類部分的成員函數(shù);如果派生類指針調(diào)用該成員函數(shù)，則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用派生類對(duì)象中的成員函數(shù);這不是多態(tài)性;這單純就是使用不同類型的指針實(shí)現(xiàn)的功能，沒(méi)有使用道虛函數(shù)的功能。

靜態(tài)關(guān)聯(lián)和動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)

在梳理這部分的知識(shí)以前，先來(lái)收一收重寫和重載的區(qū)別。

重載和重寫的區(qū)別

(1)范圍區(qū)別：重寫和被重寫的函數(shù)在不同的類中，重載和被重載的函數(shù)在同一類中。

(2)參數(shù)區(qū)別：重寫與被重寫的函數(shù)參數(shù)列表一定相同，重載和被重載的函數(shù)參數(shù)列表一定不同。

(3)virtual的區(qū)別：重寫的基類函數(shù)必須要有virtual修飾，重載函數(shù)和被重載函數(shù)可以被virtual修飾，也可以沒(méi)有。

靜態(tài)關(guān)聯(lián)：函數(shù)重載和通過(guò)對(duì)象名調(diào)用的虛函數(shù)，在編譯時(shí)就確定了調(diào)用的虛函數(shù)屬于哪一類，這個(gè)過(guò)程叫靜態(tài)關(guān)聯(lián);也叫早期關(guān)聯(lián)。

動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)

動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)是運(yùn)行期的操作，首先定義一個(gè)指向基類的指針變量，并使其指向相應(yīng)的類變量，然后使用這個(gè)指針去調(diào)用某虛函數(shù)，這樣的調(diào)用方式，編譯系統(tǒng)在編譯的時(shí)候是無(wú)法確定調(diào)用哪一類對(duì)象的虛函數(shù)的;在運(yùn)行階段，該指針首先指向某一個(gè)基類對(duì)象，調(diào)用基類對(duì)象中某虛成員函數(shù);然后指針指向了一個(gè)派生類，使用派生類指向派生類中與虛函數(shù)同名的函數(shù)，這個(gè)時(shí)候就完成了虛函數(shù)和類對(duì)象的綁定;就叫做動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。

什么情況下聲明虛函數(shù)

虛函數(shù)使用的場(chǎng)合:

成員函數(shù)所在的類如果會(huì)作為基類，就可以將該成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)。

2)如果成員函數(shù)在繼承以后無(wú)需修改，或者派生類中用不上該函數(shù)，就不需要聲明為虛函數(shù)。

3) 成員函數(shù)的調(diào)用是通過(guò)對(duì)象名還是通過(guò)基類指針調(diào)用;如果是使用基類指針調(diào)用的話就需要將該成員函數(shù)定義為虛函數(shù)。

4) 基類中不實(shí)現(xiàn)該成員函數(shù)，函數(shù)體為空;具體實(shí)現(xiàn)留給派生類去添加;需要將該成員函數(shù)聲明為虛寒蘇。

虛折構(gòu)函數(shù)

為什么要使用虛析構(gòu)函數(shù):

直接的講，C++中基類采用virtual虛析構(gòu)函數(shù)是為了防止內(nèi)存泄漏。具體地說(shuō)，如果派生類中申請(qǐng)了內(nèi)存空間，并在其析構(gòu)函數(shù)中對(duì)這些內(nèi)存空間進(jìn)行釋放。假設(shè)基類中采用的是非虛析構(gòu)函數(shù)，當(dāng)刪除基類指針指向的派生類對(duì)象時(shí)就不會(huì)觸發(fā)動(dòng)態(tài)綁定，因而只會(huì)調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)，而不會(huì)調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)。那么在這種情況下，派生類中申請(qǐng)的空間就得不到釋放從而產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。所以，為了防止這種情況的發(fā)生，C++中基類的析構(gòu)函數(shù)應(yīng)采用virtual虛析構(gòu)函數(shù)。

純虛函數(shù)

在基類中將某成員函數(shù)定義成為虛函數(shù)，并不是基類需要這個(gè)函數(shù)，而是考慮到派生類的需要，只是在基類中預(yù)留了一個(gè)函數(shù)名，具體功能由派生類實(shí)現(xiàn);給出函數(shù)的原型，并在后邊加上”==0“。

如果在基類中沒(méi)有保留函數(shù)名字，那么在派生類中就無(wú)法實(shí)現(xiàn)多態(tài)

包含純虛函數(shù)的類是抽象類，無(wú)法建立對(duì)象;抽象類只是讓派生類去繼承的;

如果派生類中沒(méi)有對(duì)所有的純虛函數(shù)進(jìn)行定義，則此派生類仍然是抽象類，不能用于定義對(duì)象;

小記：輸入輸出運(yùn)算符重載只能在類外，通過(guò)友函數(shù)的形式在類內(nèi)聲明;不能直接在類內(nèi)定義。