4.7、多态
4.7.1、多态的基本概念
多态是C++面向对象三大特征之一
多态分为两类
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
- 有继承关系
- 子类重写父类的虚函数
- 动态多态使用
- 父类的指针或引用 指向子类对象
重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
class Animal {
public://虚函数virtual void spreak() {cout << "动物在说话" << endl; }
};class Cat :public Animal {
public:void spreak() {cout << "猫在说话" << endl;}
};class Dog : public Animal {
public:void spreak() {cout << "狗在说话" << endl;}
};//执行说话的函数
//地址早绑定 在编译阶段确定函数地址
//如果想让猫说话，就不能提前绑定，云瑶在运行阶段绑定，及地址晚绑定
void doSpreak(Animal &animal) {animal.spreak();
}void test01() {Cat cat;doSpreak(cat);Dog dog;doSpreak(dog);
}
4.7.2、多态案例-计算器类
- 多态的优点：
- 代码组织结构清晰
- 可读性强
- 利于前期和后期扩展以及维护
//实现计算机的抽象类
class AbstractCalculator {
public:virtual int getResult() {return 0;}int m_Num1,m_Num2;
};//减法计算机类
class SubCalculator :public AbstractCalculator {
public:int getResult() {return m_Num1 - m_Num2;}
};
//加法计算机类
class AddCalculator :public AbstractCalculator {
public:int getResult() {return m_Num1 + m_Num2;}
};void test01() {AbstractCalculator *a1 = new AddCalculator;a1->m_Num1 = 100;a1->m_Num2 = 200;cout << a1->m_Num1 << " + " << a1->m_Num2 << " = " << a1->getResult() << endl;//回收a1delete a1;a1 = new SubCalculator();a1->m_Num1 = 200;a1->m_Num2 = 100;cout << a1->m_Num1 << " - " << a1->m_Num2 << " = " << a1->getResult() << endl;//回收a1delete a1;
}
4.7.3、纯虚函数和抽象类
在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是效用子类重写的内容
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
//纯虚函数和抽象类
class Base {
public:virtual void func() = 0;
};//1、纯虚函数无法实例对象
//void test01() {
// Base b;
// new Base;
//}//2、子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//class Son : public Base {
//public:
//
//};
//
//void test02() {
// Son s;
//}//3、正确写法
class Son : public Base {
public:virtual void func() {cout << "func函数被调用" << endl;};
};void test03() {Base* base = new Son;base->func();
}
4.7.4、多态案例二 - 制作饮品
案例描述：
制作饮品时大致的流程为： 煮水 - 冲泡 - 导入杯中 - 加入辅料
利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡喝茶叶
//饮品抽象类
class MakeDreak {
public:virtual void Boil() = 0;virtual void Rush() = 0;virtual void Fall() = 0;virtual void Add() = 0;void markDrink() {Boil();Rush();Fall();Add();};
};class Coffee : public MakeDreak {virtual void Boil() {cout << "煮水" << endl;}virtual void Rush() {cout << "冲泡咖啡" << endl;}virtual void Fall() {cout << "倒入杯中" << endl;}virtual void Add() {cout << "加糖和牛奶" << endl;}
};class Tea : public MakeDreak {virtual void Boil() {cout << "煮水" << endl;}virtual void Rush() {cout << "冲泡茶叶" << endl;}virtual void Fall() {cout << "倒入杯中" << endl;}virtual void Add() {cout << "柠檬" << endl;}
};//制作函数
void doWork(MakeDreak* abs) {abs->markDrink();
}void test01() {doWork(new Coffee);cout << "-----------------" << endl;doWork(new Tea);
}
4.7.5、虚析构和纯虚析构
多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码
解决方法：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：
- 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象
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构造函数被调用" << endl;}//利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象virtual ~Animal(){cout << "Animal析构函数被调用" << endl;}//纯虚函数virtual void spreak() = 0;};class Cat : public Animal {
public:Cat(string name) {cout << "Cat构造函数调用" << endl;m_Name = new string(name);}virtual void spreak() {cout << *m_Name<<"猫正在说话" << endl;}~Cat(){if (m_Name !=NULL){cout << "Cat析构函数调用" << endl;delete m_Name;m_Name = NULL;}}string *m_Name;
};void test01() {Animal* animal = new Cat("Tom");animal->spreak();//父类指针在析构时候，不会调用子类中析构函数，//导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露delete animal;
}
4.7.6、多态案例三 - 电脑组装
案例描述:
电脑主要组成部件为CPU (用于计算)，显卡(用于显示)，内存条(用于存储)将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Inter厂商和Lenovo厂商创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口
测试时组装三台不同的电脑进行工作
//cpu类
class CPU {
public://抽象的计算机函数virtual void caculate() = 0;
};//显卡类
class Graphics {
public://抽象的显卡virtual void show() = 0;
};//内存类
class RAM {
public:virtual void save() = 0;
};class Computer {
public:Computer(CPU* cpu, Graphics* gpu, RAM* ram) {m_cpu = cpu;m_gpu = gpu;m_ram = ram;}void work() {m_cpu->caculate();m_gpu->show();m_ram->save();}//提供析构函数 释放3个电脑零件~Computer(){//释放cpuif (m_cpu!=NULL){delete m_cpu;m_cpu = NULL;}//释放显卡if (m_gpu !=NULL){delete m_gpu;m_gpu = NULL;}//释放内存条if (m_ram !=NULL){delete m_ram;m_ram = NULL;}}
private:CPU* m_cpu; //CPU的零件指针Graphics* m_gpu;RAM* m_ram;
};//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:virtual void caculate() {cout << "Intel的CPU开始计算了" << endl;}
};
class IntelGPU : public Graphics {
public:virtual void show() {cout << "Intel的GPU开始显示了" << endl;}
};
class IntelRAM : public RAM {
public:virtual void save() {cout << "Intel的RAM开始存储了" << endl;}
};//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:virtual void caculate() {cout << "AMD的CPU开始计算了" << endl;}
};
class LenovoGPU : public Graphics {
public:virtual void show() {cout << "AMD的GPU开始显示了" << endl;}
};
class LenovoRAM : public RAM {
public:virtual void save() {cout << "AMD的RAM开始存储了" << endl;}
};void test01() {//第一台电脑零件CPU * intelCpu = new IntelCPU;Graphics * IntelGpu = new IntelGPU;RAM * IntelRam = new IntelRAM;//创建第一台电脑cout << "第一台电脑开始工作" << endl;Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, IntelGpu, IntelRam);computer1->work();delete computer1;//第二台电脑cout << "---------------------" << endl;cout << "第二台电脑开始工作" << endl;Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoGPU, new LenovoRAM);computer2->work();delete computer2;//第三台电脑cout << "---------------------" << endl;cout << "第三台电脑开始工作" << endl;Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelGPU, new LenovoRAM);computer3->work();delete computer3;}
