C++课程第五次博客——多态

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多态性

Part1 多态性概述

多态是指同样的消息被不同类型的对象接收时导致不同的行为。在C++中，所谓信息是指对类的成员函数的调用，不同的行为是指不同的实现，也就是调用了不同的函数。

1）多态的类型

分为四类：重载多态，强制多态，包含多态和参数多态。前两者为专用多态，而后者称为通用多态。

2）多态的实现

分为两类：编译时的多态和运行时的多态。

前者是在编译的过程中确定了同名操作的具体操作对象

后者则是在程序运行过程中才多态确定操作所针对的具体对象

这种确定操作的具体对象的过程就是绑定，绑定是指计算机程序自身彼此关联的过程，也就是把一条信息和一个对象相结合的过程。绑定工作在编译连接阶段完成的情况称为静态绑定，例如重载，强制和参数多态。而绑定工作在程序运行阶段完成的情况称为动态绑定，例如多态操作对象的确定通过动态绑定完成。

Part2 多态实验

在多态性中，运算符重载、虚函数、纯虚函数和抽象类是相对来说难以理解的，下面我们主要将对这些知识点，设计实验并探索。

运算符重载

第一注意点

当运算符重载为类的成员函数时，函数的参数个数比原来的操作数个数要少一个（后置“++”，“--”除外）

1#include <iostream>
2using namespace std;
3class fun{
4private:
5    double x,y;
6public:
7    fun(double x=0,double y=0):x(x),y(y){};
8    fun operator+(const fun &c1,const fun &c2)const;   //当重载函数为重载函数时，传进两个无名对象
9    void displat()const;
10};

结果编译器直接报错：Overloaded 'operator+' must be a unary or binary operator (has 3 parameters)

当operator+改成只传进一个参数时，编译通过。

原因：类的this指针所指的对象默认穿进去。

虚函数

虚函数是动态绑定的基础。虚函数必须是非静态的成员函数。虚函数经过派生之后，在类族中就可以实现运行过程中的多态。

第二注意点：

由成员函数来调用或者是通过指针、引用来访问虚函数

1#include <iostream>
2using namespace std;
3//类的声明和实现
4class base1{
5public:
6    virtual void display()const;        //虚函数
7};
8void base1::display() const{
9    cout<<"Base1::display"<<endl;
10}
11class base2:public base1{
12public:
13    void display() const;
14};
15void base2::display()const{
16    cout<<"base2::display"<<endl;
17}
18class Derived:public base2{
19public:
20    void display() const;
21};
22void Derived::display()const{
23    cout<<"Derived::display"<<endl;
24}
25//通过对象名来访问虚函数
26int main(){
27    base1 base1;
28    base2 base2;
29    Derived derived;
30    base1.display();
31    base2.display();
32    derived.display();
33    return 0;
34}

结果输出正确：

但是用这个方式来访问虚函数，则是绑定在编译过程中，而不是在运行过程中进行。如果要实现多态绑定，需要用指针，使程序更加灵活。

1void fun(base1 *ptr){
2    ptr->display();
3}

纯虚函数和抽象类

带纯虚函数的类是抽象类，抽象类声明了一个类族派生类的共同接口，而接口的完整实现，即纯虚函数的函数体，要由派生类自己定义。

1#include <iostream>
2using namespace std;
3class base1{
4public:
5    virtual void display()const=0;        //纯虚函数
6};
7class base2:public base1{
8public:
9    void display1() const;								//没有去定义抽象的函数体
10};
11void base2::display1()const{
12    cout<<"base2::display1"<<endl;
13}

报错：Out-of-line definition of 'display1' does not match any declaration in 'base2'

将display1修改为display编译通过。

而且在程序中的虚函数并没有用virtual关键字显性声明，二是编译器通过派生类有着与抽象基类的纯虚函数相同的名称、参数以及返回值，来自动确定其为虚函数。

Part3 总结

通过定义同一名称操作，当面对不同数据时实现不同的功能。使程序的功能实现更加灵活。