C++虚函数在多态中的运用

什么是多态

直观的说，就是向不同的对象发送一个消息，不同的对象在接收消息以后有不同的行为;函数重载和运算符重载都是多态现象。

多态分为静态多态和动态多态;

静态多态是通过函数重载实现的，比如收函数重载和运算符重载;静态重载要求程序编译的时候就知道调用函数的信息，在编译的时候就要知道调用那个函数;静态多态又称为编译时的多态性;

动态多态是在运行过程中才动态的确定操作所针对的对象，又称为运行时的多态性;动态多态性是由虚函数实现的。

动态多态性研究的问题：当一个基类被继承为不同的派生类时，各派生类可以使用与基类成员相同的成员名，如果的时候用同一个成员名调用类对象的成员，会调用那个对象的成员呐?

虚函数在多态中的运用

这点我们从上一篇文章的最后一段话引入;派生类对象可以给基类对象赋值，基类对象的指针也可以指向派生类的对象，但是基类对象指针指向派生类以后就只能指向派生类中从基类继承归过来的那一部分内容;首先让我们看看这一点有多不方便。

例子1

 

 

可见使用同一个指针，当基类指针指向派生类对象的时候，指针只能访问派生类从基类继承过去的一部分成员;并不能访问派生类中的另加成员;这里指向派生类的指针调用的还是基类中的display函数，在派生类的构造函数中对基类的变量进行了初始化，然后使用基类的display函数就调用了基类中被派生类构造函数重新初始化以后的变量;意思就是说指向基类的指针始终还是指向基类的;下边就引出解决办法，也就是虚函数的大作用的体现，也是c++多态性的直观体现。

例子2

 

 

基类中的函数使用虚函数，子类的虚函数在派生类中可以被改写;在声明派生类时被重载，这时派生类的同名函数diapaly就取代了基类中的虚函数，所以使用基类的指针指向派生类的对象以后，调用的display函数就调用了派生类的diaplay函数。

由虚函数实现的动态多态性就是:同一类族中不同类的对象，随同一函数调用函数作出不同的响应。

一个概念辨析:

在基类中定义的非虚函数会在派生类中被重新定义，如果使用基类指针调用该成员函数，则系统会调用对象中基类部分的成员函数;如果派生类指针调用该成员函数，则系统会调用派生类对象中的成员函数;这不是多态性;这单纯就是使用不同类型的指针实现的功能，没有使用道虚函数的功能。

静态关联和动态关联

在梳理这部分的知识以前，先来收一收重写和重载的区别。

重载和重写的区别

(1)范围区别：重写和被重写的函数在不同的类中，重载和被重载的函数在同一类中。

(2)参数区别：重写与被重写的函数参数列表一定相同，重载和被重载的函数参数列表一定不同。

(3)virtual的区别：重写的基类函数必须要有virtual修饰，重载函数和被重载函数可以被virtual修饰，也可以没有。

静态关联：函数重载和通过对象名调用的虚函数，在编译时就确定了调用的虚函数属于哪一类，这个过程叫静态关联;也叫早期关联。

动态关联

动态关联是运行期的操作，首先定义一个指向基类的指针变量，并使其指向相应的类变量，然后使用这个指针去调用某虚函数，这样的调用方式，编译系统在编译的时候是无法确定调用哪一类对象的虚函数的;在运行阶段，该指针首先指向某一个基类对象，调用基类对象中某虚成员函数;然后指针指向了一个派生类，使用派生类指向派生类中与虚函数同名的函数，这个时候就完成了虚函数和类对象的绑定;就叫做动态关联。

什么情况下声明虚函数

虚函数使用的场合:

成员函数所在的类如果会作为基类，就可以将该成员函数声明为虚函数。

2)如果成员函数在继承以后无需修改，或者派生类中用不上该函数，就不需要声明为虚函数。

3) 成员函数的调用是通过对象名还是通过基类指针调用;如果是使用基类指针调用的话就需要将该成员函数定义为虚函数。

4) 基类中不实现该成员函数，函数体为空;具体实现留给派生类去添加;需要将该成员函数声明为虚寒苏。

虚折构函数

为什么要使用虚析构函数:

直接的讲，C++中基类采用virtual虚析构函数是为了防止内存泄漏。具体地说，如果派生类中申请了内存空间，并在其析构函数中对这些内存空间进行释放。假设基类中采用的是非虚析构函数，当删除基类指针指向的派生类对象时就不会触发动态绑定，因而只会调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数。那么在这种情况下，派生类中申请的空间就得不到释放从而产生内存泄漏。所以，为了防止这种情况的发生，C++中基类的析构函数应采用virtual虚析构函数。

纯虚函数

在基类中将某成员函数定义成为虚函数，并不是基类需要这个函数，而是考虑到派生类的需要，只是在基类中预留了一个函数名，具体功能由派生类实现;给出函数的原型，并在后边加上”==0“。

如果在基类中没有保留函数名字，那么在派生类中就无法实现多态

包含纯虚函数的类是抽象类，无法建立对象;抽象类只是让派生类去继承的;

如果派生类中没有对所有的纯虚函数进行定义，则此派生类仍然是抽象类，不能用于定义对象;

小记：输入输出运算符重载只能在类外，通过友函数的形式在类内声明;不能直接在类内定义。