多态的概念:通俗来说,就是多种形态,具体点就是去完成某个行为,当不同的对象去完成时会产生出不同的状态。
举个栗子:比如买票这个行为,当普通人买票时,是全价买票;学生买票时,是半价买票;军人买票时是优先买票。
再举个栗子: 最近为了争夺在线支付市场,支付宝年底经常会做诱人的扫红包-支付-给奖励金的活动。那么大家想想为什么有人扫的红包又大又新鲜8块、10块…,而有人扫的红包都是1毛,5毛…。其实这背后也是一个多态行为。支付宝首先会分析你的账户数据,比如你是新用户、比如你没有经常支付宝支付等等,那么你需要被鼓励使用支付宝,那么就你扫码金额 = random()%99;比如你经常使用支付宝支付或者支付宝账户中常年没钱,那么就不需要太鼓励你去使用支付宝,那么就你扫码金额 = random()%1;总结一下:同样是扫码动作,不同的用户扫得到的不一样的红包,这也是一种多态行为。ps:支付宝红包问题纯属瞎编,大家仅供娱乐。
多态是在不同继承关系的类对象,去调用同一函数,产生了不同的行为.
比如Student继承了Person. Person对象买票全价,Student对象买票半价。
在继承中要构成多态还有两个条件:
举个栗子:
虚函数:即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。
class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
};
虚函数的重写(覆盖):派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的返回值类型、函数名字、参数列表完全相同),称子类的虚函数重写了基类的虚函数。
class Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }
/*注意:在重写基类虚函数时,派生类的虚函数在不加virtual关键字时,虽然也可以构成重写(因
为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范,不建议
这样使用*/
/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};
void Func(Person& p)
{
p.BuyTicket();
}
int main()
{
Person ps;
Student st;
Func(ps);
Func(st);
return 0;
}
student类继承了Person类, 并且student类重写了基类的函数, 构成多态, 当不同对象传递给基类的指针或者引用时, 基类的指针或者引用调用虚函数呈现出不同的状态.
协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同)
class A{};
class B : public A {};
class Person {
public:
virtual A* f() {return new A;}
};
class Student : public Person {
public:
virtual B* f() {return new B;}
};
派生类重写基类虚函数时,与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用,派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时,称为协变。(返回值这里基类的与派生类虚构函数的返回值也需要返回父子关系类型对象的指针或者引用)
如果基类的析构函数为虚函数,此时派生类析构函数只要定义,无论是否加virtual关键字,都与基类的析构函数构成重写,虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同,看起来违背了重写的规则,其实不然,这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处理,编译后析构函数的名称统一处理成destructor。
为什么呢?
比如这种情况
如果动态创建p1, 调用delete函数时, 如果没有构成多态, 则编译器只会调用~Person(), 而不会析构Student, 如果此时Student类中有动态申请的空间, 这时就会造成内存泄漏, 对于这种情况,编译器需要将析构函数构成多态, 即不同的对象调用时会根据对象的指针去调用对应的析构的函数, 为了构成重写, 所以编译器对析构函数做了统一的名称.
如下图所示析构函数进行了重写, person类的指针p1传递给delete函数, delete函数会根据不同的对象去调用析构函数.
class Person {
public:
virtual ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
// 只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数,下面的delete对象调用析构函
//数,才能构成多态,才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。
int main()
{
Person* p1 = new Student;
delete p1;
return 0;
}
从上面可以看出,C++对函数重写的要求比较严格,但是有些情况下由于疏忽,可能会导致函数名字母次序写反而无法构成重载,而这种错误在编译期间是不会报出的,只有在程序运行时没有得到预期结果才来debug会得不偿失,因此:C++11提供了override和final两个关键字,可以帮助用户检测是否重写。
class Car {
public:
virtual void Drive() {}
};
class Benz :public Car {
public:
virtual void Drive() override { cout << "Benz-舒适" << endl; }
};
在虚函数的后面写上 =0 ,则这个函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类(也叫接口类),抽象类不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象,只有重写纯虚函数,派生类才能实例化出对象. 纯虚函数规范了派生类必须重写,另外纯虚函数更体现出了接口继承。
class Car
{
public:
virtual void Drive() = 0;
};
class Benz :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "Benz-舒适" << endl;
}
};
class BMW :public Car
{
public:
virtual void Drive()
{
cout << "BMW-操控" << endl;
}
};
void Test()
{
Car* pBenz = new Benz;
pBenz->Drive();
Car* pBMW = new BMW;
pBMW->Drive();
}
普通函数的继承是一种实现继承,派生类继承了基类函数,可以使用函数,继承的是函数的实现。
虚函数的继承是一种接口继承,派生类继承的是基类虚函数的接口,目的是为了重写,达成多态,继承的是接口。
所以如果不实现多态,不要把函数定义成虚函数。
// 这里常考一道笔试题:sizeof(Base)是多少?
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Func1()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
通过观察测试我们发现b对象是8bytes,除了_b成员,还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些平台可能会放到对象的最后面,这个跟平台有关),对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代表virtual,f代表function). 一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针,因为虚函数的地址要被放到虚函数表中,虚函数表也简称虚表。
那么派生类中这个表放了些什么呢?我们接着往下分析
// 针对上面的代码我们做出以下改造
// 1.我们增加一个派生类Derive去继承Base
// 2.Derive中重写Func1
// 3.Base再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
class Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Base::Func1()" << endl;
}
virtual void Func2()
{
cout << "Base::Func2()" << endl;
}
void Func3()
{
cout << "Base::Func3()" << endl;
}
private:
int _b = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
virtual void Func1()
{
cout << "Derive::Func1()" << endl;
}
private:
int _d = 2;
};
int main()
{
Base b;
Derive d;
return 0;
}
通过观察和测试,我们发现了以下几点问题:
上面分析了这个半天了那么多态的原理到底是什么?还记得这里Func函数传Person调用的Person::BuyTicket,传Student调用的是Student::BuyTicket
void Func(Person* p)
{
p->BuyTicket();
}
int main()
{
Person mike;
Func(&mike);
mike.BuyTicket();
return 0;
}
// 以下汇编代码中跟这个问题不相关的都被去掉了
void Func(Person* p)
{
...
p->BuyTicket();
// p中存的是mike对象的指针,将p移动到eax中
001940DE mov eax,dword ptr [p]
// [eax]就是取eax值指向的内容,这里相当于把mike对象头4个字节(虚表指针)移动到了edx
001940E1 mov edx,dword ptr [eax]
// [edx]就是取edx值指向的内容,这里相当于把虚表中的头4字节存的虚函数指针移动到了eax
00B823EE mov eax,dword ptr [edx]
// call eax中存虚函数的指针。这里可以看出满足多态的调用,不是在编译时确定的,是运行起来
以后到对象的中取找的。
001940EA call eax
00头1940EC cmp esi,esp
}
int main()
{
...
// 首先BuyTicket虽然是虚函数,但是mike是对象,不满足多态的条件,所以这里是普通函数的调用转换成地址时,是在编译时已经从符号表确认了函数的地址,直接call 地址
mike.BuyTicket();
00195182 lea ecx,[mike]
00195185 call Person::BuyTicket (01914F6h)
...
}
1. 下面哪种面向对象的方法可以让你变得富有( A )
A: 继承 B: 封装 C: 多态 D: 抽象
2. ( D )是面向对象程序设计语言中的一种机制。这种机制实现了方法的定义与具体的对象无关,
而对方法的调用则可以关联于具体的对象。
A: 继承 B: 模板 C: 对象的自身引用 D: 动态绑定
3. 面向对象设计中的继承和组合,下面说法错误的是?(C)
A:继承允许我们覆盖重写父类的实现细节,父类的实现对于子类是可见的,是一种静态复
用,也称为白盒复用
B:组合的对象不需要关心各自的实现细节,之间的关系是在运行时候才确定的,是一种动
态复用,也称为黑盒复用
C:优先使用继承,而不是组合,是面向对象设计的第二原则
D:继承可以使子类能自动继承父类的接口,但在设计模式中认为这是一种破坏了父类的封
装性的表现
4. 以下关于纯虚函数的说法,正确的是(A )
A:声明纯虚函数的类不能实例化对象 B:声明纯虚函数的类是虚基类
C:子类必须实现基类的纯虚函数 D:纯虚函数必须是空函数
5. 关于虚函数的描述正确的是(B )
A:派生类的虚函数与基类的虚函数具有不同的参数个数和类型 B:内联函数不能是虚函数
C:派生类必须重新定义基类的虚函数 D:虚函数可以是一个static型的函数
6. 关于虚表说法正确的是( D)
A:一个类只能有一张虚表
B:基类中有虚函数,如果子类中没有重写基类的虚函数,此时子类与基类共用同一张虚表
C:虚表是在运行期间动态生成的
D:一个类的不同对象共享该类的虚表
7. 假设A类中有虚函数,B继承自A,B重写A中的虚函数,也没有定义任何虚函数,则( D)
A:A类对象的前4个字节存储虚表地址,B类对象前4个字节不是虚表地址
B:A类对象和B类对象前4个字节存储的都是虚基表的地址
C:A类对象和B类对象前4个字节存储的虚表地址相同
D:A类和B类虚表中虚函数个数相同,但A类和B类使用的不是同一张虚表
8. 下面程序输出结果是什么? (A)
A:class A class B class C class D B:class D class B class C class A
C:class D class C class B class A D:class A class C class B class D
```cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class A {
public:
A(const char* s) { cout << s << endl; }
~A() {}
};
class B :virtual public A
{
public:
B(const char* s1, const char* s2) :A(s1) { cout << s2 << endl; }
};
class C :virtual public A
{
public:
C(const char* s1, const char* s2) :A(s1) { cout << s2 << endl; }
};
class D :public B, public C
{
public:
D(const char* s1,const char* s2,const char* s3,const char* s4) :B(s1, s2), C(s1, s3), A(s1)
{
cout << s4 << endl;
}
};
int main() {
D* p = new D("class A", "class B", "class C", "class D");
delete p;
return 0;
}
9. 多继承中指针偏移问题?下面说法正确的是( c )
class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main(){
Derive d;
Base1* p1 = &d;
Base2* p2 = &d;
Derive* p3 = &d;
return 0;
}
完