多态
在我们之前介绍的继承的情况当中,派生类调用基类的方法都是不做任何改动的调用。
但有的时候会有一些特殊的情况,我们会希望同一个方法在不同的派生类当中的行为是不同的。举个简单的例子,比如speak方法,在不同的类当中的实现肯定是不同的。如果是Human类,就是正常的说话,如果是Dog类可能是汪汪,而Cat类则是喵喵。
在这种情况下只是简单地使用继承是无法满足我们的要求的,最好能够有一个机制可以让方法有多种形态,不同的对象去调用的逻辑不同。这样的行为称为多态。
这里稍微强调一下,多态是一种面向对象的设计思路,本身和C++不是强绑定的,其他语言当中一样有多态,只不过实现的方式可能有所不同。
在C++当中有两种重要的机制用于实现多态:
- 在派生类当中重新定义基类的方法
- 使用虚方法
我们来看一个例子:
- class Mammal {
- private:
- string name;
- public:
- Mammal(string n): name(n) {}
- string Name() const{
- return name;
- }
- virtual void speak() const {
- cout << "can't say anything" << endl;
- }
- virtual ~Mammal() {};
- };
- class Human : public Mammal{
- private:
- string job;
- public:
- Human(string n, string j): Mammal(n), job(j) {}
- virtual void speak() const {
- cout << "i'm human" << endl;
- }
- };
由于示例比较简单,所以我们把类的声明和实现写在一起了。
从结构上来看,这就是一个简单的继承,我们实现了两个类,一个叫做Mammal,一个叫做Human,然后给它们各自定义了一些成员变量。
值得注意的是speak函数,我们在函数声明前面加上了一个关键字virtual,这表示这是一个虚函数。
方法被定义成虚方法之后,在程序执行的时候,将会根据派生类的类型来选择执行的方法版本。在进行调用的时候,程序是根据对象类型而不是引用和指针的类型来选择执行的方法,如:
- Mammal *m = new Human("man", "spiderman");
- m->speak();
这里我们用一个Mammal的指针指向了一个Human类型的对象,当我们调用方法的时候,由于speak方法是一个虚方法。因此执行的时候程序会根据对象的类型也就是Human去执行Human对象中的speak方法,而不是Mammal中的。
通常我们会将析构函数也设置成虚方法,因为派生类当中往往有一些专属成员,这是一种惯例。因为如果析构函数不是虚函数,那么只会调用对应指针类型的析构函数,这意味着可能在一些情况下产生错误和问题。
在上述的示例当中,我们是将类方法的实现和声明写在一起了,如果还是采取和之前一样分开实现的方式,需要注意我们无需在函数签名中加上virtual关键字。
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