c++中继承多态virtual和override

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virtual：

易错点：

未声明虚函数：

忘记使用 override 关键字：

内存泄漏：

基类指针不指向任何对象：

访问权限问题：

不正确的类设计：

不正确的对象切片：

混淆 virtual 和 static 成员函数：

多重继承的二义性：

override：

继承（Inheritance）：

多态（Polymorphism）：

virtual 关键字：

override 关键字：

virtual：

C++中，继承和多态通常与虚函数（virtual）一起使用，以实现运行时多态性。以下是有关继承、多态和虚函数的更详细说明：

  1. 继承：

    • 继承是一种机制，允许你创建一个新的类（派生类/子类），该类可以继承另一个类（基类/父类）的属性和方法。
    • 派生类可以访问基类的公有和受保护成员，但不能访问基类的私有成员。

  2. 多态：

    • 多态是一种特性，允许不同对象对相同的消息（函数调用）做出不同的响应。
    • 多态可以通过函数重载和虚函数来实现。

  3. 虚函数：

    • 虚函数是在基类中声明的函数，可以在派生类中被重写。
    • 声明一个函数为虚函数需要在函数声明前加上 virtual 关键字，例如：virtual void someFunction();。
    • 当通过基类指针或引用调用虚函数时，实际执行的是派生类中的版本，而不是基类中的版本。这个过程被称为动态绑定，它实现了多态性。

示例：

class Base {
public:virtual void print() {std::cout << "Base class" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void print() override {std::cout << "Derived class" << std::endl;}
};int main() {Base* ptr = new Derived();ptr->print(); // 调用 Derived 类中的 print() 函数delete ptr;return 0;
}

在上面的示例中，Base 类中的 print 函数被声明为虚函数，而 Derived 类中重写了这个虚函数。当通过指向 Derived 对象的 Base 指针调用 print 函数时，会调用 Derived 类中的版本，实现了多态性。这是因为虚函数的调用在运行时动态绑定到正确的函数版本。

易错点：

当使用C++中的继承、多态和虚函数时，以下是每个点的更详细解释以及如何避免相关错误：

  1. 未声明虚函数：

    • 错误说明：如果在基类中未将成员函数声明为虚函数，那么派生类中对该函数的重写将不会触发动态绑定，这可能导致多态性无法正常工作。
  2. 解决方法：确保在基类中需要多态性的成员函数前使用 virtual 关键字进行声明。例如： 
    class Base {
public:virtual void myFunction() {// ...}
};

忘记使用 override 关键字：

  • 错误说明：在派生类中重写虚函数时，使用 override 关键字可以帮助编译器检查是否正确地重写了基类函数。如果忘记使用它，编译器无法提供此种检查。
  • 解决方法：在派生类中重写虚函数时，使用 override 关键字，这样编译器可以检查错误： 
    class Derived : public Base {
public:void myFunction() override {// ...}
};

  1. 内存泄漏：

    • 错误说明：内存泄漏是未释放动态分配的内存的情况。特别是在使用指向派生类对象的基类指针时，容易忘记释放内存。
    • 解决方法：使用 delete 来手动释放内存是一种方法，但更好的做法是使用智能指针（如 std::shared_ptr 或 std::unique_ptr）来管理内存。这些智能指针会自动处理内存释放，减少内存泄漏的风险。

  2. 基类指针不指向任何对象：

    • 错误说明：如果将基类指针设置为未初始化或空指针，然后尝试调用虚函数，会导致未定义行为。
    • 解决方法：始终确保基类指针指向有效的派生类对象，或者在调用虚函数之前检查指针是否为 nullptr。避免未初始化的指针

 

Base* ptr = nullptr; // 初始化为 nullptr
// ...
if (ptr != nullptr) {ptr->myFunction(); // 在调用前检查指针是否为 nullptr
}

  1. 访问权限问题：

    • 错误说明：派生类尝试访问基类的私有成员，这是不允许的，因为私有成员只能在基类内部访问。
    • 解决方法：确保派生类只访问基类中的公有或受保护成员，或者使用友元关系来解决权限问题。

  2. 不正确的类设计：

    • 错误说明：不良的类设计可能导致难以维护和理解的代码，或者使多态性无法正确工作。
    • 解决方法：在设计类层次结构时，仔细考虑每个类的责任和关系，确保清晰的抽象和继承关系。使用合理的类层次结构来避免混乱和不必要的复杂性。

  3. 不正确的对象切片：

    • 错误说明：将派生类对象赋值给基类对象会导致对象切片，丢失派生类的信息。这可能导致意外行为和数据丢失。
    • 解决方法：在处理派生类对象时，始终使用基类指针或引用，以避免对象切片。不要试图将派生类对象隐式转换为基类对象。
Base baseObj = derivedObj; // 对象切片，避免这种情况

 

  1. 混淆 virtual 和 static 成员函数：

    • 错误说明：混淆虚函数和静态成员函数是一种常见的错误。静态成员函数与类关联，而虚函数与对象关联。
    • 解决方法：理解 virtual 成员函数是动态绑定的，而 static 成员函数是与类关联而不是与对象关联的。确保在适当的情况下使用每种类型的函数。

  2. 多重继承的二义性：

    • 错误说明：在多重继承中，如果两个基类具有相同名称的成员，可能会导致二义性，编译器无法确定应该使用哪个成员。
    • 解决方法：使用作用域解析运算符（::）来明确指定要使用的基类成员，或者使用虚继承来解决二义性问题。虚继承用于在多重继承中解决菱形继承问题，以避免二义性。

override：

在C++中，继承、多态和 override 关键字是面向对象编程中的重要概念，它们一起用于创建和使用基类和派生类之间的关系。以下是有关这些概念的详细解释：

  1. 继承（Inheritance）：

    • 继承是一种面向对象编程的机制，允许一个类（子类/派生类）从另一个类（父类/基类）继承属性和方法。
    • 子类可以继承父类的成员变量和成员函数，以及它们的访问权限。 
      class Base {
public:int baseVar;void baseFunction() {// ...}
};class Derived : public Base {
public:// Derived 继承了 baseVar 和 baseFunction// 可以访问它们并添加新的成员void derivedFunction() {// ...}
};

多态（Polymorphism）：

  • 多态是一种特性，允许不同对象对相同的消息（函数调用）做出不同的响应。
  • 多态可以通过虚函数和函数重载来实现。

 

class Shape {
public:virtual void draw() {// 基类虚函数}
};class Circle : public Shape {
public:void draw() override {// 派生类重写了基类虚函数}
};void drawShape(Shape* shape) {shape->draw(); // 调用虚函数，根据对象类型执行正确的函数
}

virtual 关键字：

  • virtual 是用于声明虚函数的关键字。
  • 虚函数是在基类中声明的函数，可以在派生类中被重写。
  • 当通过基类指针或引用调用虚函数时，实际执行的是派生类中的版本，这实现了运行时多态性。、
class Base {
public:virtual void myFunction() {// 基类虚函数}
};

override 关键字：

  • override 是 C++11 引入的关键字，用于明确指示一个函数是派生类中对基类虚函数的重写。
  • 使用 override 可以帮助编译器检查是否正确地重写了基类的虚函数，防止错误。 
    class Derived : public Base {
public:void myFunction() override {// 派生类重写了基类虚函数}
};

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