每天学点C++之多态

一 多态的语法

多态的基本含义是，函数参数父为类型，传入该类不同的子类，所表现的行为会根据子类的具体情况而不同，大家请看代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
}
int main() {
    Cat c;
    Test(c);
    return 0;
}

我们在传入Cat类的对象c时会隐式转换为父类Animal类型，上述代码运行结果如下：

并不符合预期，那我们要怎么做才能实现多态呢？

很简单，在父类同名函数前加上一个关键字 virtual 其中原理马上就讲：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
}
int main() {
    Cat c;
    Test(c);
    return 0;
}

运行结果如下：

 二 虚函数

先请大家对比两端代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
}
int main() {
    cout << sizeof(Animal) << endl;
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
}
int main() {
    cout << sizeof(Animal) << endl;
    return 0;
}

第一段代码运行结果如下：

说明成员函数并不存储于类内部，而为了避免我们因此无限制的定义类所以将其内存长度设置为1

 第二段代码运行结果如下：

大家应该知道，在C++中long long ，double， 指针三种类型的变量其内存长度为8，在这里只可能是指针变量，大家可以明白了，类内存储的本质是一个函数指针，更准确地来说是虚函数指针数组，数组中每一个元素都是一个指向虚函数的指针，如果子类与父类有同名函数且父类中声明该函数为虚函数，则会用子类函数覆盖掉父类中虚函数指针的相应位置的元素 。

大家再看两段代码感受一下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
    void sleep() {
        cout << "Animal sleep" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
    void sleep() {
        cout << "Cat sleep" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
    a.sleep();
}
int main() {
    Cat c;
    Test(c);
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() {
        cout << "Animal eat" << endl;
    }
    virtual void sleep() {
        cout << "Animal sleep" << endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
public :
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
    void sleep() {
        cout << "Cat sleep" << endl;
    }
};
void Test(Animal &a) {
    a.eat();
    a.sleep();
}
int main() {
    Cat c;
    Test(c);
    return 0;
}

第一段代码运行结果如下：

第二段代码运行结果如下：

三 纯虚函数和抽象类

如果一个虚函数没有实现则就是纯虚函数

如果父类里有纯虚函数则就是抽象类

抽象类无法实例化对象，抽象类就是为了被继承，在子类中实现虚函数。

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() = 0;
};
int main() {
    return 0;
}

像这样，eat()就是一个纯虚函数，Animal就是一个纯虚类。

举一个具体的例子：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() = 0;
};
class Cat {
public:
    void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
int main() {
    Cat c;
    c.eat();
    return 0;
}

稍微变一下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
    virtual void eat() = 0;
};
class Cat {
public:
    virtual void eat() {
        cout << "Cat eat" << endl;
    }
};
class BossCat {
public:
    void eat() {
        cout << "BossCat eat" << endl;
    }
};
int main() {
    BossCat c;
    c.eat();
    return 0;
}

Cat中也定义了虚函数，Cat中的虚函数本身实现了父类Animal中的纯虚函数，同时又让Cat的子类能够重写它的这个虚函数。

四 虚析构和纯虚析构

父类类型的指针指向子类对象，如果父类中的析构函数没有加上virtual那么在销毁时就不会调用子类的析构函数就会发生内存泄漏。

请看代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    Base() {}
    ~Base() {
        cout << "Base 析构" << endl;
    }
};
class Son:public Base{
public:
    int* m_data;
    Son(): m_data(NULL){
        m_data = new int(10);
    }
    ~Son() {
        delete m_data;
        cout << "Son析构" << endl;
    }

};
int main() {
    Base* base  = new Son();
    delete base;
    return 0;
}

运行结果如下：

对比一下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    Base() {}
    virtual ~Base() {
        cout << "Base 析构" << endl;
    }
};
class Son:public Base{
public:
    int* m_data;
    Son(): m_data(NULL){
        m_data = new int(10);
    }
    ~Son() {
        delete m_data;
        cout << "Son析构" << endl;
    }

};
int main() {
    Base* base  = new Son();
    delete base;
    return 0;
}

 运行结果如下：

上述是虚析构，下面我们来看看纯虚析构：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    Base() {}
    virtual ~Base() = 0;
};
Base::~Base() {
    cout << "Base 析构" << endl;
}
class Son:public Base{
public:
    int* m_data;
    Son(): m_data(NULL){
        m_data = new int(10);
    }
    ~Son() {
        delete m_data;
        cout << "Son析构" << endl;
    }

};
int main() {
    Base* base  = new Son();
    delete base;
    return 0;
}

 大家要注意，纯虚析构要在类外部实现，还有定义为纯虚析构则该类就是抽象类不能实例化对象，这里使用指针并不违背。运行结果与虚析构函数相同。

本文就讲到这里，还望大家多多支持与指正！