(C/C++学习)5.C++中的虚继承-虚函数-多态解析
说明:在C++学习的过程中,虚继承-虚函数经常是初学者容易产生误解的两个概念,它们与C++中多态形成的关系,也是很多初学者经常产生困惑的地方,这篇文章将依次分别对三者进行解析,并讲述其之间的联系与不同。
一.虚继承
1.在多继承中,对于多个父类的数据及函数成员,虽然有时候把他们全部继承下来是有必要的,比如当这些成员都不同的时候。但在大多数的情况下,比如当多个父类之中的成员有重叠的地方时,因为保留多份数据成员的拷贝,不仅占有了较多的存储空间,还增加了访问的难度(由于继承了来自多个父类的同名数据成员,访问时需要加上父类的作用域,比如“父类名::成员”),因此,在实际的继承中是没必要的。而虚继承则可以完美的解决这一问题。
2.在虚继承中,被虚继承的类叫做虚基类,虚基类是需要设计和抽象的,它应当提取多继承父类中重叠的部分作为成员,虚继承是对继承的一种扩展。
示例1:
#include<iostream>
using namespace std; class furniture
{
public:
furniture(float l,float wi,float we)
:len(l),wid(wi),weight(we)
{}
void dis()
{
cout<<"len = "<<len<<endl;
cout<<"wid = "<<wid<<endl;
cout<<"weight="<<weight<<endl;
}
protected:
float len;
float wid;
float weight;
}; //+++++++++++++++++++++++++ class bed:virtual public furniture
{
public:
bed(float l,float wi,float we)
:furniture(l,wi,we)
{} void sleep(){cout<<"go to sleep!!!!!"<<endl;}
}; //+++++++++++++++++++++++++ class sofa:virtual public furniture
{
public:
sofa(float l,float wi,float we)
:furniture(l,wi,we)
{} void sit(){cout<<"go to have a rest!!!!!"<<endl;}
}; //+++++++++++++++++++++++++ class sofabed:public bed,public sofa
{
public:
sofabed(float l,float wi,float we)
:furniture(l,wi,we),bed(1,2,3),sofa(1,2,3)
{}
}; int main()
{
bed b(1,2,3);
b.sleep();
b.dis();
sofa s(2,3,4);
s.sit();
s.dis();
sofabed sb(4,5,6);
sb.sleep();
sb.sit();
sb.dis();
return 0;
}
查看代码
程序运行结果:
在本例中,如果仅仅采用的是多继承而非虚继承,如下代码所示:
#include<iostream>
using namespace std; class bed
{
public:
bed(float l,float wi,float we)
:len(l),wid(wi),weight(we)
{} void sleep()
{
cout<<"go to sleep!!!!!"<<endl;
} void dis()
{
cout<<"len = "<<len<<endl;
cout<<"wid = "<<wid<<endl;
cout<<"weight = "<<weight<<endl;
}
protected:
float len;
float wid;
float weight;
};
//+++++++++++++++++++++++++++++
class sofa
{
public:
sofa(float l,float wi,float we)
:len(l),wid(wi),weight(we)
{}
void sit()
{
cout<<"go to have a rest!!!!!"<<endl;
}
void dis()
{
cout<<"len = "<<len<<endl;
cout<<"wid = "<<wid<<endl;
cout<<"weight = "<<weight<<endl;
}
protected:
float len;
float wid;
float weight; };
//+++++++++++++++++++++++++++
class sofabed:public bed,public sofa
{
public:
sofabed(float l,float wi,float we)
:bed(l,wi,we),sofa(l,wi,we)
{}
};
//+++++++++++++++++++++++++++
int main()
{
bed b(1,2,3);
b.sleep();
b.dis();
sofa s(2,3,4);
s.sit();
s.dis();
sofabed sb(5,6,7);
sb.sit();
sb.sleep();
sb.sofa::dis();
sb.bed::dis();
return 0;
}
查看代码
则sb.dis()就有问题了;因为它产生了二义性,编译器不知道该调用哪一个父类的成员函数,而正确做法是加上父类的作用域,这无疑是增加了访问了难度。
结论:多继承带来的数据存储多份,占用内存空间较多,并且访问不便(作用域的增加),采用虚继承可以解决这一问题。
二.纯虚函数
1.纯虚函数的格式:
class A
{
virtual void func() = 0;
}
2.含有纯虚函数的类为抽象基类,不可创建对象,其存在的意义就是被继承,提供族类的公共接口,
3.纯虚函数只有声明,没有实现,被初始化为0,
4.如果一个类中声明了纯虚函数,而在派生类中没有对该函数定义,则该函数在派生类中仍然为纯虚函数,派生类仍然为纯虚基类,
5.含有虚函数的类,析构函数也应该声明为虚函数,这样在delete父类指针的时候,才会调用子类的析构函数,实现完整析构,
#include<iostream>
using namespace std; class A
{
public:
A()
{
cout<<"A(){}"<<endl;
}
virtual ~A()
{
cout<<"~A(){}"<<endl;
}
virtual void func() = 0;
};
class B:public A
{
public:
B(){cout<<"B(){}"<<endl;}
~B(){cout<<"~B(){}"<<endl;}
virtual void func()
{
cout<<"B.func(){}"<<endl;
}
};
int main()
{
A*pa = new B;
pa->func();
delete pa;
return 0;
}
查看代码
程序运行结果:
注意:若在此例中,没有将含有虚函数的父类析构函数声明为虚函数,则将不会调用子类的析构函数~B()实现完整析构。
三.多态的实现
1.C++中的多态指的是由于继承而产生的相关的不同的类,其对象对同一消息会做出不同的反应。
2.多态实现的前提是赋值兼容,赋值兼容的内容如下:
a.子类的对象可以赋值给基类的对象,
b.子类的对象可以赋值给基类的引用,
c.子类对象的地址可以赋值给基类的指针(一般用于动多态的实现),
d.在赋值后,子类对象就可以作为基类对象使用,但只能访问从基类继承的成员.
3.动多态的实现条件:
a.父类中有虚函数,
b.子类override(覆写)父类中的虚函数,
c.将子类的对象赋值给父类的指针或引用,由其调用公用接口.
#include<iostream>
using namespace std; class Shape
{
public:
virtual void draw() = 0;
};
//+++++++++++++++++++
class Circle:public Shape
{
public:
void draw()
{
cout<<"Circle"<<endl;
}
};
//+++++++++++++++++++
class Rect:public Shape
{
public:
void draw()
{
cout<<"Rect"<<endl;
}
};
int main()
{
Circle c;
Rect r;
Shape *p = &c;
p->draw();
p = &r;
p->draw();
return 0;
}
查看代码
注意:C++中的多态一般指动多态,其实C++中函数的重载也是一种多态现象,其通过命名倾轧在编译阶段决定,故称为静多态;而动多态一般是在父子类中在运行阶段决定的。
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