C++ 类与对象 多态 面向对象编程

https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?p=135https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?p=135多态是C++面向对象三大特性之一

多态分为两类：

        静态多态：函数重载  和  运算符重载  属于静态多态，复用函数名

        动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态的区别：

        静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址

        动态多态的函数地址晚邦定 - 运行阶段确定函数地址

1.多态的基本语法

动态多态满足条件：

1、有继承关系

2、子类要重写父类的虚函数

#include <iostream>

using namespace std;

//动态多态满足条件：
//1、有继承关系
//2、子类要重写父类的虚函数

//重写  函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同

//动态多态使用：
//  父类的指针或引用  指向子类对象


//动物类
class Animal
{
public:

	virtual void speak()
	{
		cout << "Animals are speaking!" << endl;
	}

	virtual void spoken()
	{
		cout << "Animals were speaking!" << endl;
	}
};

class Cat:public Animal
{
public:

	void speak()
	{
		cout << "Cats are speaking!" << endl;
	}
};

class Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "Dogs are speaking!" << endl;
	}
};

void doSpeak(Animal & animal)//C++允许父子之间的类型转换
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;

	doSpeak(cat);

	Dog dog;

	doSpeak(dog);
}

void test02()
{
	cout << "size of Animal = " << sizeof(Animal) << endl;

}

int main()
{
	test01();
	test02();

	return 0;
}

2.多态的原理剖析

#include <iostream>

using namespace std;

//动态多态满足条件：
//1、有继承关系
//2、子类要重写父类的虚函数

//重写  函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同

//动态多态使用：
//  父类的指针或引用  指向子类对象


//动物类
class Animal
{
public:

	virtual void speak()
	{
		cout << "Animals are speaking!" << endl;
	}

	virtual void spoken()
	{
		cout << "Animals were speaking!" << endl;
	}
};

class Cat:public Animal
{
public:

	void speak()
	{
		cout << "Cats are speaking!" << endl;
	}
};

class Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "Dogs are speaking!" << endl;
	}
};

void doSpeak(Animal & animal)//C++允许父子之间的类型转换
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;

	doSpeak(cat);

	Dog dog;

	doSpeak(dog);
}

void test02()
{
	cout << "size of Animal = " << sizeof(Animal) << endl;

}

int main()
{
	test01();
	test02();

	return 0;
}

3.案例1 - 计算器类

案例描述：

分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

多态的优点：

代码组织结构清晰

可读性强

利于前期和后期的维护及扩展

普通实现：

//普通
class Calculator
{
public:

	int getResult(string oper)
	{
		if (oper == "+")
		{
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-")
		{
			return m_Num1 - m_Num2;

		}
		else if (oper == "*")
		{
			return m_Num1 * m_Num2;
		}

		//如果想扩展新的功能  需求修改源码
		//在真实开发中  提倡 开闭原则
		//开闭原则: 对扩展进行开发  对修改进行关闭

	}

	int m_Num1;//操作数1
	int m_Num2;//操作数2
};

多态实现：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//分别利用普通写法和多态技术实现计算器

//普通
class Calculator
{
public:

	int getResult(string oper)
	{
		if (oper == "+")
		{
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-")
		{
			return m_Num1 - m_Num2;

		}
		else if (oper == "*")
		{
			return m_Num1 * m_Num2;
		}

		//如果想扩展新的功能  需求修改源码
		//在真实开发中  提倡 开闭原则
		//开闭原则: 对扩展进行开发  对修改进行关闭

	}

	int m_Num1;//操作数1
	int m_Num2;//操作数2
};

//利用多态实现计算器、
//多态带来的好处
// 1、组织结构清晰
// 2、可读性强
// 3、对于前期和后期的扩展以及维护性高
//实现计算机抽象类

class AbstractCalculator
{
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;

	}

	int m_Num1;//操作数1
	int m_Num2;//操作数2
};

//加法计算类
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:

	int getResult()
	{
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

//减法计算类
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:

	int getResult()
	{
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

//乘法计算类
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:

	int getResult()
	{
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};



void test02()
{
	//多态使用条件
	//父类指针或者引用指向子类对象

	//加法运算
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;

	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	//用完后记得销毁
	delete abc;

	//减法运算
	abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;

	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;

	//乘法运算
	abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;

	cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;

}

void test01()
{
	//创建计算机对象
	Calculator c;

	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;

	cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;

}

int main()
{
	//test01();
	test02();

	return 0;
}

4.纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类的虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容

因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法：virtual  返回值类型  函数名 （参数列表）= 0；

当类中有了纯虚函数，这个类也被称为抽象类

抽象类特点：

无法实例化对象

子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
	//纯虚函数
	// 只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
	// 抽象类特点
	// 1、无法实例化对象
	// 2、抽象类的子类  必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	//
	virtual void func() = 0;


};

class Son :public Base
{
public:
	virtual void func() 
	{
		cout << "func 函数调用" << endl;
	};

};

void test01()
{
	/*Base b;   抽象类是无法实例化对象的
	new Base;*/

	Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
	Base* base = new Son;
	base->func();
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

5.案例2 - 制作饮品

#include <iostream>

using namespace std;

//多态案例2  制作饮品
class AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil() = 0;

	//冲泡
	virtual void Brew() = 0;

	//PourInCup
	virtual void PourInCup() = 0;

	//加入辅料
	virtual void PutSomething() = 0;

	//制作饮品
	void makeDrink()
	{
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮农夫山泉" << endl;
	}

	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡咖啡" << endl;

	}

	//PourInCup
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入咖啡杯中" << endl;
	}

	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入糖和牛奶" << endl;
	}

	//制作饮品
	
};

//制作茶叶
class Tea :public AbstractDrinking
{
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮矿泉水" << endl;
	}

	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡茶叶" << endl;

	}

	//PourInCup
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入茶杯中" << endl;
	}

	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入枸杞" << endl;
	}

	//制作饮品

};

void doWork(AbstractDrinking* abs)
{
	abs->makeDrink();//接口
	delete abs;//释放
}

void test01()
{
	//制作咖啡
	doWork(new Coffee);

	cout << "---------------------" << endl;

	doWork(new Tea);

}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

6.虚析构和纯虚析构

多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码

解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或纯虚析构

虚析构和纯虚析构共性：

可以解决父类指针释放子类对象

都需要有具体的函数实现

虚析构和纯虚析构区别：

如果是纯虚析构，该对象属于抽象类，无法实例化对象

虚析构语法：virtual ~类名（）{}

纯虚析构语法：virtual ~类名（）= 0；

类名：：~类名（）{}

#include <iostream>
#include <iostream>

using namespace std;

//虚析构和纯虚析构

class Animal
{
public:

	//纯虚函数
	virtual void speak() = 0;

	Animal()
	{
		cout << "Animal的构造函数调用" << endl;
	}

	利用虚析构可以解决父类指针释放不干净的问题
	//virtual ~Animal()
	//{
	//	cout << "Animal的虚析构函数调用" << endl;
	//}

	//纯虚析构  需要声明  也需要实现
	virtual ~Animal() = 0;

};

Animal::~Animal()
{
	cout << "Animal的纯虚析构函数调用" << endl;
}

class Cat :public Animal
{
public:

	Cat(string name)
	{
		cout << "Cat的构造函数调用" << endl;
		m_Name = new string(name);
	}

	~Cat()
	{
		if (m_Name != NULL)
		{

			cout << "Cat的析构函数调用" << endl;

			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}

	}

	virtual void speak()
	{
		cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;

	}

	string* m_Name;

};

void test01()
{
	Animal * animal = new Cat("Tom");

	animal->speak();
	//父类指针在析构的时候，不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏
	delete animal;
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}