深入了解C++的多态与虚函数

目录

• 1.多态的机制与虚函数的机制
• 1.1 多态的机制
• 1.2 虚函数的机制
• 1.3虚函数表的结构图
• 1.4 动态多态实现的三个前提件（很重要）
• 2.多态实例应用
• 3.多态的巨大问题与虚析构
• 3.1代码举例说明
• 3.2代码实现
• 4.纯虚函数与抽象类
• 4.1纯虚函数语法格式
• 4.2纯虚函数的定义
• 4.3抽象类的应用实例

1.多态的机制与虚函数的机制

1.1 多态的机制

1.当在类中使用virtual声明一个函数为虚函数时，在编译时，编译器会自动在基类中默默地安插一个虚函数表指针，同时的.rodata段为这类生成一张虚函数表，用来保存类中的虚函数的地址。

2.当继承发生时，父类中的虚指针就被子类给继承了下来，所以他的类对象空间就增大了一个指针的大小。

3.当子类构造对象时，这根继承而来的虚指针，将会在子类的构造函数中被重新赋值，所赋的值即为子类类中产生的虚函数表地址。

4.当使用父类指针或引用，对虚函数进行调用时，通过这个虚函数表指针，在虚函数表中查找虚函数的地址，从而调用不同类的虚函数。

1.2 虚函数的机制

虚函数的意义何在？就是用来承接动态多态的。他是如何承接这种动态多态机制的呢？

当子类之中函数与父类之中的虚函数重名时，且返回值与形参列表都一致时，将是对父类虚函数的重写。当在子类重写虚函数时，将会把虚函数表中的父类的虚函数地址覆盖掉。

1.3虚函数表的结构图

1.4 动态多态实现的三个前提件（很重要）

1.有继承关系

2.基类中有虚函数，且子类重写虚函数

3.基类指针或引用，指向或引用父类对象，就会形成动态多态

2.多态实例应用

#include <iostream>

using namespace std;
class Driver{
public:
    virtual void show_info()
    {
        cout<<"我是司机"<<endl;
    }
};

class Bwm:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是宝马"<<endl;
    }
};

class Benchi:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是奔驰"<<endl;
    }
};

class Tuolaji:public Driver
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我开的是拖拉机"<<endl;
    }
};

class Kai
{
public:
    void kaiche(Driver& p)
    {
        p.show_info();
    }

};

int main()
{
    Bwm bwm;
    Tuolaji tuolaji;
    Benchi benchi;

    Kai p;
    p.kaiche(tuolaji);
    p.kaiche(benchi);
    p.kaiche(benchi);

    return 0;
}

结果图:

3.多态的巨大问题与虚析构

3.1代码举例说明

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的构造"<<endl;
    }

    ~A()
    {
        cout<<"A的析构"<<endl;
    }

    virtual void show_info()
    {
        cout<<"爱吃饭"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的构造"<<endl;
    }

    ~B()
    {
        cout<<"B的析构"<<endl;
    }

    void show_info()
    {
        cout<<"爱吃糖"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();

    delete a;
    return 0;
}

结果图：

由图可知：当用虚函数实现多态的时候，子类的的析构无法进行。

所以我们应该怎么解决呢？

3.2代码实现

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    A()
    {
        cout<<"A的构造"<<endl;
    }

    virtual~A()
    {
        cout<<"A的析构"<<endl;
    }

    virtual void show_info()
    {
        cout<<"爱吃饭"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    B()
    {
        cout<<"B的构造"<<endl;
    }

    ~B()
    {
        cout<<"B的析构"<<endl;
    }

    void show_info()
    {
        cout<<"爱吃糖"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A* a=new B;
    a->show_info();

    delete a;
    return 0;
}

结果图：

所以，为了避免子类的析构无法执行而造成的内存泄漏问题，应该把最远端父类的析构函数定义为虚析构。虚析构的语法即是在最远端父类的析构函数名前 加virtual进行修饰即可。

虚析构如下：

virtual~A()
    {
        //虚析构的定义形式。
    }

4.纯虚函数与抽象类

4.1纯虚函数语法格式

class + 类名
{
  public:
      virtual void showInfo() = 0;  
};

4.2纯虚函数的定义

在类中定义一个没有函数体的虚函数就叫做纯虚函数。类中有纯虚函数的类就叫做抽象类。抽象类被人称接口类。这个纯虚函数只有一个函数名做为函数功能的表现，而没有函数体的实现。纯虚函数必须在子类之中进行实现，如果继承的子类没有实现父类的纯虚函数，那么这个子类也将成员抽象类。抽象类是不可以定义对象的。纯虚函数也叫接口类中的接口。

4.3抽象类的应用实例

#include <iostream>

using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void show_info()=0;

    virtual void goshopping()=0;
};

class B:public A
{
public:
    void show_info()
    {
        cout<<"我是大哥"<<endl;
    }

    void goshopping()
    {
        cout<<"我是小弟"<<endl;
    }
};

int main()
{
   A* a=new B;
   a->show_info();
   a->goshopping();
    return 0;
}

到此这篇关于深入了解C++的多态与虚函数的文章就介绍到这了,更多相关C++多态 虚函数内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！