C/C++編程筆記：C++入門知識丨多態性和虛函數

来源:https://www.cnblogs.com/yxy6/archive/2020/07/29/13399697.html
-Advertisement-
Play Games

本篇要學習的內容和知識結構概覽 多態性 編譯時的多態性稱為靜態聯編. 當調用重載函數時, 在編譯期就確定下來調用哪個函數. 運行時的多態性稱為動態聯編. 在運行時才能確定調用哪個函數, 由虛函數來支持. 靜態聯編中的賦值相容性及名字支配規律 派生一個類的原因並非總是為了添加新的成員或成員函數, 有時 ...


本篇要學習的內容和知識結構概覽

多態性

編譯時的多態性稱為靜態聯編. 當調用重載函數時, 在編譯期就確定下來調用哪個函數.

運行時的多態性稱為動態聯編. 在運行時才能確定調用哪個函數, 由虛函數來支持.

靜態聯編中的賦值相容性及名字支配規律

派生一個類的原因並非總是為了添加新的成員或成員函數, 有時是為了重新定義基類的成員函數。

#define PI 3.14159

class Point {
    double x;
    double y;
    
    public:
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    double area() {
        return 0;
    }
};

class Circle: public Point {
    double radius;
    
    public:
    Circle(double a, double b, double r):Point(a, b) {
        radius = r;
    }
    
    double area() {
        return PI * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Point a(1.5, 6.7);
    Circle c(1.5, 6.7, 2.5);
    
    cout << a.area() << endl; // 調用對象a的成員函數area()
    cout << c.area() << endl; // 調用對象c的成員函數area()
    
    Point * p = &c; // 對象c的地址為指向Point類型指針賦值
    cout << p -> area() << endl; // 調用Point類的成員函數area()
    
    Point & rc = c; // 對象c初始化Point類型的引用
    cout << rc.area() << endl; // 調用Point類的成員函數area()
}

 

在派生類有同名函數的情況下

Point * pPoint; // 聲明的基類指針只能指向基類

Circle * pCircle // 聲明的派生類指針只能指向派生類

如果派生類沒有基類的同名函數, 派生類的指針才根據繼承原則調用基類的函數

虛函數

一旦定義了虛函數, 該基類的派生類中的同名函數也自動成為虛函數.

虛函數的定義

用關鍵字virtual來聲明一個虛函數, 虛函數只能是類中的一個成員函數, 不能是靜態成員.

像這樣：

class Point {
    double x;
    double y;
    
    public:
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 用virtual關鍵字來定義一個虛函數
    virtual double area() {
        return 0;
    }
};

class Circle: public Point {
    double radius;
    
    public:
    Circle(double a, double b, double r):Point(a, b) {
        radius = r;
    }
    
    // 基類中area()函數為虛函數, 派生類中的同名函數也自動成為虛函數
    double area() {
        return PI * radius * radius;
    }
};

 

虛函數實現多態性的條件

關鍵字virtual告訴編譯器調用虛函數進行動態聯編.

使用虛函數不一定產生多態性, 也不一定使用動態聯編.

在調用中對虛函數使用成員名限定, 可以強制編譯器對該函數使用靜態聯編.

產生運行多態性, 也就是動態聯編有3個前提

（1）類之間的繼承關係滿足賦值相容性規則

（2）改寫了同名虛函數

（3）根據賦值相容性規則使用指針(或引用)

像這樣：

class Point {
    double x;
    double y;
    
    public:
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 用virtual關鍵字來定義一個虛函數
    virtual double area() {
        return 0;
    }
};

class Circle: public Point {
    double radius;
    
    public:
    Circle(double a, double b, double r):Point(a, b) {
        radius = r;
    }
    
    // 基類中area()函數為虛函數, 派生類中的同名函數也自動成為虛函數
    double area() {
        return PI * radius * radius;
    }
};

void display(Point * p) {
    cout << p -> area() << endl;
}

void display(Point & a) {
    cout << a.area() << endl;
}

int main() {
    Point a(1.5, 6.7);
    Circle c(1.5, 6.7, 2.5);
    Point * p = &c; // 對象c的地址為指向Point類型指針賦值
    Point & rc = c; // 對象c初始化Point類型的引用
    
    display(a); // 調用對象a的成員函數area()
    display(p); // 根據運行時的多態性, p指向的c對象, 所以實際調用c對象的成員函數area()
    display(rc); // 根據運行時的多態性, rc是對c對象的引用, 所以實際調用c對象的成員函數area()
    /** 輸出結果
     0
     19.6349
     19.6349
     */
}

 

純虛函數與抽象類

在基類中不給虛函數一個有意義的定義, 可以說明為純虛函數, 將定義留給派生類去做

像這樣：

class 類名 {
    public:
    virtual 函數類型 函數名(參數列表) = 0;
};

 

抽象類：包含有純虛函數的類稱為抽象類. 一個抽象類至少有一個純虛函數, 一個抽象類只能作為基類來派生新類, 不能說明抽象類的對象.

class Point {
    double x;
    double y;
    
    public:
    Point(double a, double b) {
        x = a;
        y = b;
    }
    
    // 用virtual關鍵字來定義一個虛函數
    virtual double area() = 0;
};

int main() {
    // Point a(1.5, 6.7); // Point為抽象類, 不能實例化一個對象 error Variable type 'Point' is an abstract class
    Point * p; // Point為抽象類, 可以聲明一個指向抽象類對象的指針
}

 

註意

空虛函數定義 virtual void area() {}

純虛函數定義 virtual void area()  = 0;

純虛函數的派生類仍是抽象類. 如果派生類中給出了基類所有純虛函數的實現, 則該派生類不再是抽象類

類族

如果通過同一個基類派生一系列的類, 則將這些類總稱為類族.

像這樣：

#define PI 3.14159

// 抽象類 有一個純虛函數 area()
class Shape {
    public:
    virtual double area() = 0;
};

// 正方形 有一個連長數據成員
class Square: public Shape {
    protected:
    double h;
    
    public:
    Square(double a) {
        h = a;
    }
    double area() {
        return h * h;
    }
};

// 圓
class Circle: public Square {
    public:
    Circle(double a):Square(a) {
        
    }
    double area() {
        return h * h * PI;
    }
};

// 三角形
class Triangle: public Square {
    protected:
    double w;
    
    public:
    Triangle(double a, double b):Square(a) {
        w = b;
    }
    double area() {
        return w * h * 0.5;
    }
};

// 矩形
class Rect: public Triangle {
    public:
    Rect(double a, double b):Triangle(a, b) {
        
    }
    double area() {
        return w * h;
    }
};

int main() {
    
    Shape * s[5];
    s[0] = new Square(4);
    s[1] = new Circle(10);
    s[2] = new Rect(3, 6);
    s[3] = new Triangle(3, 6);
    s[4] = new Square(6);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 因為虛函數支持動態聯編, 所以在運行時才確定每個元素的類型, 調用各自的成員函數
        cout << "s[" << i << "] = " << s[i] -> area() << endl;
    }
}

 

多重繼承與虛函數

多重繼承可以被視為多個單一繼承的組合。

// 基類
class A {
    public:
    virtual void func() {
        cout << "call A" << endl;
    }
};

// 基類
class B {
    public:
    virtual void func() {
        cout << "call B" << endl;
    }
};

// 多重繼承
class C: public A, public B {
    public:
    void func() {
        cout << "call C" << endl;
    }
};

int main() {
    A * pa;
    B * pb;
    C * pc, c;
    
    pa = &c;
    pb = &c;
    pc = &c;
    pa -> func(); // 動態聯編, pa指向派生類對象c, 調用對象c的成員函數C::func();
    pb -> func(); // 動態聯編, pb指向派生類對象c, 調用對象c的成員函數C::func();
    pc -> func(); // pc既是指向C類對象的指針, 又是指向的C類對象, 調用對象c的成員函數C::func();
}

 

總結

C++有兩種多態性, 一種是編譯時多態性, 也叫靜態聯編; 另一種是運行時多態性, 也叫動態聯編. 這大大提高了我們解決問題的豐富性. 可能也是C++長久不衰的魅力所在吧! 我會繼續深入學習C++, 繼續挖掘語言的本質！

自學C/C++編程難度很大，不妨和一些志同道合的小伙伴一起學習成長！

C語言C++編程學習交流圈子，【點擊進入】微信公眾號：C語言編程學習基地

有一些源碼和資料分享，歡迎轉行也學習編程的伙伴，和大家一起交流成長會比自己琢磨更快哦！


您的分享是我們最大的動力!

-Advertisement-
Play Games
更多相關文章
  • SpringBoot(二) 事務
    事務處理 Spring Boot事務機制實質上就是Spring的事務處理機制。 1 事務的4大特性 原子性(Atomicity) 一個事務要麼全部提交成功，要麼全部失敗回滾，不能只執行其中的一部分操作。 一致性(Consistency) 一旦事務完成（不管成功還是失敗），系統必須確保涉及的數據處於一 ...
  • C連載18-轉換說明，轉換說明修飾符、sizeof返回類型可移植
    一、printf()函數 常用的轉換說明 轉換說明 輸出 %a 浮點數，十六進位數和p計數法 %A 浮點數，十六進位數和p計數法 %c 單個字元 %d 有符號的十進位數 %e 浮點數，e計數法 %E 浮點數，e計數法 %f 浮點數，十進位計數法 %g 根據值的不同，自動選擇%f或者%e，%e格式用於 ...
  • 數據結構--二叉樹（Java）
    數據結構--二叉樹（Java） 博客說明 文章所涉及的資料來自互聯網整理和個人總結，意在於個人學習和經驗彙總，如有什麼地方侵權，請聯繫本人刪除，謝謝！ 樹的常用術語(結合示意圖理解) 節點 根節點 父節點 子節點 葉子節點 (沒有子節點的節點) 節點的權(節點值) 路徑(從root節點找到該節點的路 ...
  • 用selenium登錄豆瓣網
    from selenium import webdriver #import time driver=webdriver.Chrome() #最小化視窗 #driver.minimize_window() driver.get("https://www.douban.com/") #time.sle ...
  • 《自拍教程77》在Win10上配置Path環境變數
    用了Win10的配置環境變數功能後，其比Win7的配置界面更直觀、更易操作與理解，特此更新併發布本篇文章。 如果你的電腦是Win7系統，請參考：在Win7上配置Path環境變數 我們說的環境變數，一般是指的是Path環境變數。 第一步：點擊“此電腦”，右鍵，“屬性” 第二步：點擊“高級系統設置”，彈 ...
  • Java反射詳解
    一、反射概述 1. java.lang.Class:是反射的源頭 我們創建一個類，通過編譯，生成對應的.calss文件，之後使用java.exe載入(jvm的類載入器)此.class文件，此.class文件載入到記憶體以後，就是一個運行時類，存在緩存區，那麼這個運行時類的本身就是一個class的實例 ...
  • 真實世界的Python儀器監控-數據採集與控制系統自動化pdf|內附下載
    真實世界的Python儀器監控》主要探討如何運用Python快速構建自動化儀器控制系統，幫助讀者瞭解如何通過自行開發應用程式來監視或者控制儀器硬體。《真實世界的Python儀器監控》內容涵蓋了從接線到建立介面，直到完成可用軟體的整個過程。本書提供逐步講解、清晰實例，以及將PC連接到各種設備的實踐技巧 ...
  • 精通Python網路爬蟲核心技術-框架與項目實戰pdf【108mb】 |內附下載地址提取碼|
    精通Python網路爬蟲這是一本實戰性的網路爬蟲秘笈，不僅講解瞭如何編寫爬蟲，而且還講解了流行的網路爬蟲的使用。 點擊此處下載 提取碼：h5nn 全書分為4個部分：第壹部分對網路爬蟲做了概要性的介紹，主要介紹了網路爬蟲的常識和所涉及的技術概覽；第二部分是本書的重點之一，詳細講解了網路爬蟲的核心技術， ...
一周排行
    -Advertisement-
    Play Games
  • C#自增運算符詳解：++i與i++的區別及應用場景
    概述：在C#中，++i和i++都是自增運算符，其中++i先增加值再返回，而i++先返回值再增加。應用場景根據需求選擇，首碼適合先增後用，尾碼適合先用後增。詳細示例提供清晰的代碼演示這兩者的操作時機和實際應用。 在C#中，++i 和 i++ 都是自增運算符，但它們在操作上有細微的差異，主要體現在操作的 ...
  • Taurus.MVC 性能壓力測試（ap 壓測 和 linux 下wrk 壓測）：.NET 版本
    上次發佈了：Taurus.MVC 性能壓力測試（ap 壓測 和 linux 下wrk 壓測）：.NET Core 版本，今天計劃準備壓測一下 .NET 版本，來測試並記錄一下 Taurus.MVC 框架在 .NET 版本的性能，以便後續持續優化改進。 為了方便對比，本文章的電腦環境和測試思路，儘量和... ...
  • 一文讀懂.NET WebAPI中FromRoute、FromQuery、FromBody的關鍵角色與用法
    .NET WebAPI作為一種構建RESTful服務的強大工具，為開發者提供了便捷的方式來定義、處理HTTP請求並返迴響應。在設計API介面時，正確地接收和解析客戶端發送的數據至關重要。.NET WebAPI提供了一系列特性，如[FromRoute]、[FromQuery]和[FromBody]，用 ...
  • WPF/C#實現圖像濾鏡優化方案：打造炫目視覺體驗！
    原因：我之所以想做這個項目，是因為在之前查找關於C#/WPF相關資料時，我發現講解圖像濾鏡的資源非常稀缺。此外，我註意到許多現有的開源庫主要基於CPU進行圖像渲染。這種方式在處理大量圖像時，會導致CPU的渲染負擔過重。因此，我將在下文中介紹如何通過GPU渲染來有效實現圖像的各種濾鏡效果。 生成的效果 ...
  • Bogus 實戰：使用 Bogus 和 EFCore 生成模擬數據和種子數據【完整教程】
    引言 上一章我們介紹了在xUnit單元測試中用xUnit.DependencyInject來使用依賴註入，上一章我們的Sample.Repository倉儲層有一個批量註入的介面沒有做單元測試，今天用這個示例來演示一下如何用Bogus創建模擬數據 ，和 EFCore 的種子數據生成 Bogus 的優 ...
  • WPF隨筆收錄-實時繪製心率曲線
    一、前言 在自己的項目中，涉及到實時心率曲線的繪製，項目上的曲線繪製，一般很難找到能直接用的第三方庫，而且有些還是定製化的功能，所以還是自己繪製比較方便。很多人一聽到自己畫就害怕，感覺很難，今天就分享一個完整的實時心率數據繪製心率曲線圖的例子；之前的博客也分享給DrawingVisual繪製曲線的方 ...
  • wpf程式修改啟動入口註意事項
    如果你在自定義的 Main 方法中直接使用 App 類並啟動應用程式，但發現 App.xaml 中定義的資源沒有被正確載入，那麼問題可能在於如何正確配置 App.xaml 與你的 App 類的交互。 確保 App.xaml 文件中的 x:Class 屬性正確指向你的 App 類。這樣，當你創建 Ap ...
  • 記一次 .NET某爐膛鍋爐檢測系統 崩潰分析
    一：背景 1. 講故事 上個月有個朋友在微信上找到我，說他們的軟體在客戶那邊隔幾天就要崩潰一次，一直都沒有找到原因，讓我幫忙看下怎麼回事，確實工控類的軟體環境複雜難搞，朋友手上有一個崩潰的dump，剛好丟給我來分析一下。 二：WinDbg分析 1. 程式為什麼會崩潰 windbg 有一個厲害之處在於 ...
  • 一個.NET內置依賴註入的小型強化版
    前言 .NET生態中有許多依賴註入容器。在大多數情況下，微軟提供的內置容器在易用性和性能方面都非常優秀。外加ASP.NET Core預設使用內置容器，使用很方便。 但是筆者在使用中一直有一個頭疼的問題：服務工廠無法提供請求的服務類型相關的信息。這在一般情況下並沒有影響，但是內置容器支持註冊開放泛型服 ...
  • WPF隨筆收錄-DataGrid固定右側列
    一、前言 在項目開發過程中，DataGrid是經常使用到的一個數據展示控制項，而通常表格的最後一列是作為操作列存在，比如會有編輯、刪除等功能按鈕。但WPF的原始DataGrid中，預設只支持固定左側列，這跟大家習慣性操作列放最後不符，今天就來介紹一種簡單的方式實現固定右側列。（這裡的實現方式參考的大佬 ...
所有分類