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[C++知识库]一篇文章读懂c++多态

文章摘自:c++从入门到精通(第四版 清华大学出版社)

多态性(polymorphism)是面向对象编程的一个重要特征。利用多态性可以设计和实现一个易于拓展的系统。在C++语言中,多态性是指具有不同功能的函数可以共用一个函数名,这样就可以用一个函数名调用不同的函数。而不同的行为是指不同的实现。

多态性通过联编实现。联编是指一个计算机程序本身彼此关联的过程。按照联编所进行的阶段不同,可以分为两种不同的联编方法:静态联编和动态联编。在C++中,根据联编的时刻不同,存在两种类型的多态性,即函数重载和虚函数。

目录

1.虚函数概述

2.利用虚函数实现动态绑定

3.虚继承

1.虚函数概述

在类的继承层次结构中,在不同的层次中可以出现名字、参数个数和类型都相同而功能不同的函数。编译器按照先自己后父类的顺序进行查找覆盖。如果子类有父类相同原型的成员函数时,想要调用父类的成员函数,需要对父类重新引用调用。虚函数则可以解决子类和父类相同类型成员函数的函数调用问题,虚函数允许在派生类中重新定义与基类同名的函数,并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

在基类中用virtual声明成员函数为虚函数,在派生类中重新定义此函数,改变该函数的功能。在C++语言中虚函数可以继承。当一个成员函数被声明成虚函数后,其派生类中的同名函数都自动成为虚函数。但如果派生类没有覆盖基类的虚函数,则调用时调用基类的函数定义。

覆盖和重载的区别是:重载是同一层次函数名相同,覆盖是在继承层次中成员函数的函数原型完全相同。

2.利用虚函数实现动态绑定

多态主要体现在虚函数上。只要有虚函数存在,对象类型就会在程序运行时动态绑定。动态绑定的实现方法是定义一个指向基类对象的指针变量,并使它指向同一类族中需要调用该函数的对象,通过指针变量调用此虚函数。

实例:利用虚函数实现动态绑定。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CEmployee{
	public:
		int m_ID;
		char m_Name[128];
		char m_Depart[128];
	CEmployee(){
		memset(m_Name,0,128);//初始化数据成员 
		memset(m_Depart,0,128);
	}
	virtual void OutputName(){
		cout<<"员工姓名:"<<m_Name<<endl;
	}
};
class COperator:public CEmployee{
	public:
		char m_Password[128];
		void OutputName(){
		cout<<"操作员姓名:"<<m_Name<<endl; 
		}
};
int main(){
	CEmployee *pWorker = new COperator();
	strcpy(pWorker->m_Name,"Phoebe");
	pWorker->OutputName();
	delete pWorker;
	return 0;
}

上述代码中,在CEmployee类中定义了一个虚函数OutputName,在子类COperator中改写了OutputName成员函数,其中COperator类中即使没有使用virtual关键字仍为虚函数,接着定义了一个CEmployee类型的指针,调用COperator类的构造函数构造对象。

从运行结果中可以发现,pWorker->OutputName();调用的是COperator类的OutputName成员函数,虚函数有以下几方面限制:

1.只有类的成员函数才能为虚函数。

2.静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数不受限于某个对象。

3.内联函数不能是虚函数,

4.构造函数不能是虚函数,析构函数通常是虚函数。

3.虚继承

http://一篇文章读懂C++ 继承__Phoebe__的博客-CSDN博客 https://blog.csdn.net/Li5566123/article/details/123734909?spm=1001.2014.3001.5502

上面的文章在多重继承中讲到了从CBird和CFish类中派生子类CWaterBird时,在CWaterBird中将存在两个CAnimal类的复制,那么如何在派生CWaterBird类时使其只存在一个CAnimal基类呢?C++语言提供了虚继承机制,解决了这个问题。

实例.虚继承:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
class CAnimal
{
	public:
		CAnimal(){
			cout<<"动物类被构造"<<endl; 
		}
		void move(){
			cout<<"动物类能够移动"<<endl; 
		}
};
class CBird:virtual public CAnimal//虚继承 
{
	public:
		CBird(){
			cout<<"鸟类被构造"<<endl; 
		}
		void FlyinSky(){
			cout<<"鸟能够在天空飞翔"<<endl; 
		}
	    void Breath(){
			cout<<"鸟能够呼吸"<<endl; 
		}	
};
class CFish:virtual public CAnimal//虚继承 
{
	public:
		CFish(){
			cout<<"鱼类被构造"<<endl; 
		}
		void SwiminWater(){
			cout<<"鱼能够在水里游"<<endl; 
		}
		void Breath(){
			cout<<"鱼能够呼吸"<<endl; 
		}
};
class CWaterBird:public CBird,public CFish{
	public:
		CWaterBird(){
			cout<<"水鸟类被构造"<<endl; 
		}
		void Action(){
			cout<<"水鸟既能飞又能游"<<endl; 
		}
};
int main(){
    CWaterBird waterbird;
	return 0;
}

?上述代码在定义CBird类和CFish类时使用了关键字virtual从基类CAnimal中派生而来。实际上,虚继承对CBird和CFish类没有多少影响,却对CWaterBird类产生了很大影响。CWaterBird中现在只存在一个CAnimal复制。

通常在定义一个对象时,先依次调用基类构造函数,再调用CBird类构造函数。这里CBird类虽然为CAnimal子类,但是在调用CBird时将不再调用CAnimal构造函数,对CFish也是同样道理。

在程序开发过程中,多继承虽然实现了许多方便,但是很少有人愿意使用。因为它会带来很多复杂问题,并且它能够完成的许多问题单继承同样可以实现。如今流行的C#,Java,Delphi等面向对象编程语言只采用单继承,是经过设计者充分考虑的。因此,在开发程序时,应尽量采用单继承。

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