C++-多态，纯虚函数，抽象类，工厂模式，虚析构函数（day10）-白红宇

C++-多态，纯虚函数，抽象类，工厂模式，虚析构函数（day10）

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发布时间：2019-06-14

本文共 3241 字，大约阅读时间需要 10 分钟。

一、多态（更多见day9）

1、多态条件

1）多态特性除了要在基类中声明虚函数，并在子类中形成有效的覆盖，还必须通过指针或者引用来调用虚函数，才能表现出来，直接通过对象无法进行多态调用。

2）调用虚函数的指针也可以是this指针，只要它是一个指向子类对象的基类指针，同样可以表现出多态的特性。

class Base{public:　　virtual int cal(int x,int y){　　　　retunr x+y;　　}　　//d.foo()-->foo(&d)　　//void foo(Base* this)　　//Base* this =&d;　　void foo(void){　　　　cout<
     
      <
      
       cal(100,200),故形成多态调用　　return 0;}

二、纯虚函数、抽象类、纯抽象类

1、纯虚函数

virtual void draw(void)=0;//纯虚函数

纯虚函数的一般形式如下：

virtual 返回类型 函数名（参数列表）[const]=0;

2、抽象类

　　1）如果一个类中包含了纯虚函数，那么它就是抽象类。例如，前述的Shape类就是一个抽象类，类并不包含具体的行为。所以编译器不允许抽象类实例化对象。如果实例化，会出现下面的错误：

　　2）另外，如果继承过来的基类具有纯虚函数，并且子类不做覆盖的话，那么子类也将变成抽象类。

　　3）如果一个类中的所有成员函数（不包括构造函数，析构函数）都是纯虚函数，那么这个类就叫做纯抽象类。

3）工厂模式举例

Team1负责解析 class PDFParse{public:　　void prase(const char* pdffile)//解析图形，文本，图片函数　　{　　　　OnCircle();　　　　OnRect();　　　　Ontext();　　　　OnImage();　　　　//。。。　　}private:　　virtual void Oncircle(void)=0;　　virtual void OnRect(void)=0;　　virtual void OnText(void)=0;　　virtual void OnImage(void)=0;};Team2负责绘图实现class PDFRender:public PDFParse{private:　　void OnCircle(void){　　　　...　　}　　void OnRect(void){　　　　...　　}　    void OnText(void){　　　　...　　}　　void OnImage(void){　　　　...　　};};int main(void){　　PDFRender render;　　render.parse("something.pdf");//通过this指针实现多态　　return 0;}

4）多态实现的原理（了解）

1：用virtual关键字申明的函数叫做虚函数，虚函数肯定是类的成员函数。

2：存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表叫做虚表，类的对象有一个指向虚表开始的虚指针。虚表是和类对应的，虚表指针是和对象对应的。

3：多态性是一个接口多种实现，是面向对象的核心，分为类的多态性和函数的多态性。

4：多态用虚函数来实现，结合动态绑定.

5:纯虚函数是虚函数再加上 = 0；

6：抽象类是指包括至少一个纯虚函数的类。

实现原理：　　

（1）对于编译器来说，非虚函数的调用地址在在编译的时候就被绑定，这样的绑定称为早期绑定。如果是非虚函数，即使子类的指针或者引用向上造型到基类的指针或引用，调用同名函数时也只是调用基类中的函数，因为这在编译阶段就已经绑定好了，在执行时无法改变。

（2）在（1）中如果要使用基类的指针调用子类的函数，就要使用带虚函数

（3）在任何一个类中如果有一个虚函数，那么就会为这个类添加一个虚函数表指针（三级指针，函数指针一般为一级指针，虚表中的后半部分为虚函数指针数组，可知它为二级指针），指向虚函数表（简称虚表），如上图，foo(),虚表指针在对象中占四个字节大小，虚表不属于对象，而是通过虚表指针来取其中的内容。图中，基类中foo()函数为虚函数，子类继承之后也为虚函数，并且都存在虚表，并且覆盖了A类的foo()函数的起始地址，添加上自己类的地址。而bar函数没有被重写，则原封不动的继承该函数，起始地址也不变。

（4）虚表指针vptr属于晚绑定，会根据实际指针指向的类型或引用的实际类型进行调用。每个对象的虚函数的调用都是通过虚函数来进行索引的，就像数组有起始地址和下标一样。所以虚表指针的正确初始化就显得十分重要。那么虚表指针是何时进行创建和初始化的呢？虚表指针其实是在构造函数中被创建和初始化的，（3）中也说了，虚表指针属于对象的一部分，占4个字节的内存大小，所以在构造函数中初创建和初始化显得理所当然。

（5）在构造时，先要构造基类的基类子对象，编译器看到父类具有虚函数，就创建和初始化基类的虚表，当构造子类对象时，发现了子类的虚函数，就对基类需要覆盖的虚表进行覆盖，就如foo()函数被覆盖，但是bar()函数没有被覆盖。并且在子类中会有自身的虚表指针（区别于基类的虚表指针），这就是为什么通过指针或者引用调用时可以实现多态的原因。而直接使用对象调用时，不用虚表指针进行索引，直接调成员函数（通过基类的对象调用父类的函数（这个函数实现了虚函数，内部其实是this指针起了作用）除外）。

三、虚析构函数

1、引入

　　一个指向子类对象的基类指针进行析构的时候，只能调用基类的析构函数，而无法调用子类的析构函数，前面学到的方法是把基类的指针做一个向下造型进行析构。实际中并不这样做，而是使用虚析构函数来解决。

class Base{

public:

　　Base(void){

　　　　cout<<"Base::Base()"<<endl;

　　}

　　 virtual ~Base(void){

　　　　cout<<"Base::~Base()"<<endl;

　　}

};