C++虛函數(shù)在多態(tài)中的運(yùn)用

什么是多態(tài)

直觀的說，就是向不同的對象發(fā)送一個消息，不同的對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)和動態(tài)多態(tài);

靜態(tài)多態(tài)是通過函數(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候就知道調(diào)用函數(shù)的信息，在編譯的時候就要知道調(diào)用那個函數(shù);靜態(tài)多態(tài)又稱為編譯時的多態(tài)性;

動態(tài)多態(tài)是在運(yùn)行過程中才動態(tài)的確定操作所針對的對象，又稱為運(yùn)行時的多態(tài)性;動態(tài)多態(tài)性是由虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。

動態(tài)多態(tài)性研究的問題：當(dāng)一個基類被繼承為不同的派生類時，各派生類可以使用與基類成員相同的成員名，如果的時候用同一個成員名調(diào)用類對象的成員，會調(diào)用那個對象的成員吶?

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;派生類對象可以給基類對象賦值，基類對象的指針也可以指向派生類的對象，但是基類對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來的那一部分內(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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可見使用同一個指針，當(dāng)基類指針指向派生類對象的時候，指針只能訪問派生類從基類繼承過去的一部分成員;并不能訪問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;在聲明派生類時被重載，這時派生類的同名函數(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)的動態(tài)多態(tài)性就是:同一類族中不同類的對象，隨同一函數(shù)調(diào)用函數(shù)作出不同的響應(yīng)。

一個概念辨析:

在基類中定義的非虛函數(shù)會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)會調(diào)用對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)會調(diào)用派生類對象中的成員函數(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，沒有使用道虛函數(shù)的功能。

靜態(tài)關(guān)聯(lián)和動態(tài)關(guān)聯(lián)

在梳理這部分的知識以前，先來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，也可以沒有。

靜態(tài)關(guān)聯(lián)：函數(shù)重載和通過對象名調(diào)用的虛函數(shù)，在編譯時就確定了調(diào)用的虛函數(shù)屬于哪一類，這個過程叫靜態(tài)關(guān)聯(lián);也叫早期關(guān)聯(lián)。

動態(tài)關(guān)聯(lián)

動態(tài)關(guān)聯(lián)是運(yùn)行期的操作，首先定義一個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)在編譯的時候是無法確定調(diào)用哪一類對象的虛函數(shù)的;在運(yùn)行階段，該指針首先指向某一個基類對象，調(diào)用基類對象中某虛成員函數(shù);然后指針指向了一個派生類，使用派生類指向派生類中與虛函數(shù)同名的函數(shù)，這個時候就完成了虛函數(shù)和類對象的綁定;就叫做動態(tài)關(guān)聯(lián)。

什么情況下聲明虛函數(shù)

虛函數(shù)使用的場合:

成員函數(shù)所在的類如果會作為基類，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)用是通過對象名還是通過基類指針調(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，如果派生類中申請了內(nèi)存空間，并在其析構(gòu)函數(shù)中對這些內(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象時就不會觸發(fā)動態(tài)綁定，因而只會調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)，而不會調(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“。

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

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

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

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