【C++面向对象】10. 多态

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【前言】
【虚函数】
【纯虚函数】

【前言】

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。 C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数 。
实例：基类 Shape 被派生为两个类，定义基类的指针，指针指向两个派生类的对象，分别调用派生类内部的成员函数 area() 。

#include <iostream> 
using namespace std;

class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <<endl;
         return 0;
      }
};
class Rectangle: public Shape{
   public:
      Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
      int area ()
      {
         cout << "Rectangle class area :" <<endl;
         return (width * height); 
      }
};
class Triangle: public Shape{
   public:
      Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
      int area ()
      { 
         cout << "Triangle class area :" <<endl;
         return (width * height / 2); 
      }
};
// 程序的主函数
int main( )
{
   Shape *shape;
   Rectangle rec(10,7);
   Triangle  tri(10,5);

   shape = &rec;// 存储矩形的地址
   shape->area();// 调用矩形的求面积函数 area

   shape = &tri;// 存储三角形的地址
   shape->area();// 调用三角形的求面积函数 area

   return 0;
}

在这里插入图片描述

导致错误输出的原因是，调用函数 area() 被编译器设置为基类中的版本，这就是所谓的 静态多态或静态链接，即函数调用在程序执行前就准备好了， area() 函数在程序编译期间就已经设置好了，有时候这也被称为早绑定。

【虚函数】

为了使得基类指针指向的派生类的对象都能调用派生类内部与基类内部名字相同的成员函数，引入虚函数的概念。
虚函数 是指在基类中使用关键字 virtual 声明的函数。
虚函数声明后如果子类不实现这个函数，编译器会报错，所以一定要实现。
在派生类中重新定义基类中定义的虚函数时，会告诉编译器不要静态链接到该函数，我们想要的是在程序中任意点可以根据所调用的对象类型来选择调用的函数，这种操作被称为 动态链接，或 后期绑定。
实例：现在让我们对程序稍作修改，在 Shape 类中，area() 的声明前放置关键字 virtual，如下所示：

class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      virtual int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <<endl;
         return 0;
      }
};

在这里插入图片描述

此时，编译器看的是指针的内容，而不是它的类型。因此，由于 tri 和 rec 类的对象的地址存储在 *shape 中，所以会调用各自的 area() 函数。这样就可以，让每个子类都有一个函数 area() 的独立实现。这就是多态的一般使用方式。有了多态，我们可以有多个不同的类，都带有同一个名称但具有不同实现的函数，函数的参数甚至可以是相同的。

【纯虚函数】

父类声明了虚函数，子类可以声明一个同名函数（同参数）覆盖，如果不声明，就会默认执行父类的这个函数。如果我们在基类中又不能对虚函数给出有意义的实现，这个时候就会用到纯虚函数。
实例：我们可以把基类中的虚函数 area() 改写如下：

class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      // pure virtual function
      virtual int area() = 0;
};