【C++】深度解剖多态(上)

> 作者简介：დ旧言~，目前大二，现在学习Java，c，c++，Python等

> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。

> 目标：了解什么是多态，熟练掌握多态的定义，熟读抽象类。

> 毒鸡汤：一半明媚，一半阴霾，这就是人生

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🌟前言  

前面我们学习了继承，在c++的面向对象中是重要的部分，而c++另一个重要的部分就是多态，这个板块很实用，在java中使用起来尤其频繁，Java这个语言也是借鉴了c++使用起来比较轻松，学习c++的多态也是必不可少的。

⭐主体

学习多态咱们按照下面的图解：

🌙多态的概念

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 。

举个例子：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。总结：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。

🌙多态的定义及实现

💫多态构成条件

在继承中要构成多态还有两个条件：

1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

举个栗子：

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; }
};
void Func(Person& p)
{
  p.BuyTicket();
}
int main()
{
  Person ps;
  Student st;
  Func(ps);
  Func(st);
  return 0;
}

运行结果：

问题分析：

注意：接受对象为父类的指针或者引用，你传递的是父类就调用父类的函数，传递的是子类就调用子类的函数，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。

💫虚函数的重写和协变

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。

1.协变

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。

2.析构函数的重写

举例说明：

class Person {
public:
  ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
  ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
 
int main()
{
  Person* p1 = new Person;
  Person* p2 = new Student;
  delete p1;
  delete p2;
  return 0;
}

问题分析：

想让p1调用Person的析构，p2先调用Person的析构在调用Student的析构，但是这里并没有调用Student的析构，只析构了父类，就可能发生内存泄漏。

问题拓展：

因为这里发生了隐藏，~Person()变为 this->destructor()    ~Student()变为this->destructor() 编译器将他们两个的函数名都统一处理成了destructor（析构函数），因此调用的时候只看自身的类型，是Person就调用Person的函数，是Student就调用Student的函数，根本不构成多态，这并不是我们期望的哪样。

问题解决：

析构函数添加上virtual

class Person {
public:
  virtual ~Person() { cout << "~Person()" << endl; }
};
class Student : public Person {
public:
  virtual ~Student() { cout << "~Student()" << endl; }
};
 
int main()
{
  Person* p1 = new Person;
  Person* p2 = new Student;
  delete p1;
  delete p2;
  return 0;
}

再次运行：

💫final 和 override

在添加父类虚函数后面添加final代表不能再被重写

override代表必须要重写虚函数，如果没有重写便会报错

💫重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比

🌙抽象类

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，但可以new别的对象来定义指针，例如Car* pBMW = new BMW;

1. 子类继承后也不能实例化出对象，只有重写纯虚函数，子类才能实例化出对象。
2. 父类的纯虚函数强制了派生类必须重写，才能实例化出对象（跟override异曲同工，override是放在子类虛函数，检查重写。功能有一些重叠和相似 ）另外纯虚函数更体现出了接口继承。
3. 纯虚函数也可以写实现{ }，但没有意义，因为是接口继承，{ }中的实现会被重写；父类没有对象，所以无法调用纯虚函数

问题分析：

class Car
{
public:
  // 纯虚函数
  virtual void Drive() = 0;
};
 
int main()
{
  Car c;
  return 0;
}

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。

【C++】深度解剖多态(下)     https://developer.aliyun.com/article/1565596