第49课 多态的概念和意义 （虚函数virtual）

1. 函数重写回顾

#include<iostream>     
#include<string>

//函数重写：子类重定义父类中已经存在的成员函数

using namespace std;

class Parent
{
public:
    void print()
    {
        cout << "I'm Parent" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:

    void print()     //函数重写
    {
        cout << "I'm Child" << endl;
    }

};

//全局函数
void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();
}

int main()
{
    Parent p;
    Child c;

    how_to_print(&p);        //期望I'm Parent       实际I'm Parent 
    how_to_print(&c);        //期望I'm Child        实际I'm Parent 

    //为什么出现以上？？？？？？编译器角度，在全局函数里，认为都调用父类的print()是最安全的

    return 0;
}

（1）父类中被重写的函数依然会继承给子类-----只不过子类重写定义了同名函数

（2）子类中重写的函数将覆盖父类中的函数

（3）通过作用域分辨符(::)可以访问到父类中的函数

问：子类为什么要定义一个父类中出现的函数？？？

　　父类定义的函数不能满足要求，所以要在子类重新定义--重写。

　   所以期望重写后，只要是子类调用就是调用子类定义的函数版本，不然重写就没有意义。--------上面的代码就是没有满足预期的案列

Child c;

Parent* p = &c; 

c.Parent::print();  //从父类中继承

c.print();          //在子类中重写
 
p->print();         //父类中定义---------不能满足预期，因为p指向的是子类对象，所以本应该调用子类函数

2. 面向对象中期望的行为

（1）根据实际的对象类型判断如何调用重写函数----而不是根据指针的类型

（2）父类指针（引用）

　　①指向父类对象时，则调用父类中定义的函数

　　②指向子类对象时，则调用子类中定义的重写函数。

3. 面向对象中多态的概念--------同一行语句展现不同表现形态（多态本质）

（1）根据实际的对象类型决定函数调用的具体目标

（2）同样的调用语句在实际运行时有多种不同的表现形态

                          

（3）C++语言直接支持多态的概念

　　①通过使用virtual关键字对多态进行支持

　　②被virtual声明的函数被重写后具有多态特性

　　③被virtual声明的函数叫做虚函数

    ----------加virtual就可以改变编译器的行为--------------

什么时候会使用虚函数-？？------>定义类的时候，我们觉得某一个函数在后续被继承当中有可能被重写，就定义为virtual修饰该函数

#include<iostream>
#include<string>

//多态：根据实际对象类型决定函数调用的具体目标  virtual  虚函数

using namespace std;

class Parent
{
public:

    virtual void print()                //可能之后继承中要被重写---加virtua---多态版本（和48课惟一的不同）
    {
        cout << "I'm Parent" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    virtual void print()               //子类确实重写了父类print()---父类已加virtua，这里可以不用加(不加的话由于继承默认是虚函数)
    {
        cout << "I'm Child" << endl;
    }

};

//多态行为----加virtual就可以改变编译器的行为

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();      //希望多态行为，根据指针p所指向的实际对象类型判断调用哪个重写函数
                     //子类调用子类函数，父类调用父类函数
}                    //指针p指向父类对象------调用父类实现版本
                     //指针p指向子类对象------调用子类实现版本



int main()
{
    Parent p;
    Child c;
　　
    how_to_print(&p);    //打印期望结果 I'm Parent  指针p所指向的实际对象是Parent类型
    how_to_print(&c);    //打印期望结果 I'm Child   指针c所指向的实际对象是Child类型

    //根据实际对象类型调用虚函数

    return 0;
}

4. 多态的意义

（1）在程序运行过程中展现出动态的特性--------就是在编译期间无法确定究竟调用了哪个版本的函数实现

（2）函数重写必须多态实现，否则没有意义---------但凡产生了函数重写，必须用多态的实现，实际工程中，子类重写了父类里的成员函数，那么必须父类对应的成员函数就要定义为virtual虚函数，也就是希望父类来继承，来实现多态特性 ---------被重写的函数一定是虚函数

（3）多态是面向对象组件化程序设计的基础特性

5. 理论中的概念 

（1）静态联编：在程序的编译期间就能确定具体的函数调用---------多态指的就是理论的静态联编

　　　　　　　-------------如：函数重载：编译期间通过函数参数的类型和个数确定具体调用哪一个

（2）动态联编：在程序实际运行后才能确定具体的函数调用

　　　　           -------------如：函数重写：前面例子p指针去调用print(），同一个函数调用表现的行为和结果不一样，编译期间无法确定）

（3）小结：

　　①使用父类指针（引用）时，函数前加virtual为动态联编，没加virtual为静态联编。

　　②使用父类或子类自身声明对象，加不加virtual都是静态联编的。

程序说明：

#include<iostream>
#include<string>

//动态联编与静态联编

using namespace std;

class Parent 
{
public:
    virtual void func()      //出现virtual，也就是类Parent希望被继承  
    {
        cout << "void func()" << endl;
    }

    virtual void func(int i)
    {
        cout << "void func(int i):" << i << endl;
    }

    virtual void func(int i, int j)   //子类进行了重写，而且还有virtual修饰，表示希望展示多态行为
    {
        cout << "void func(int i, int j):" << "(" << i << "," << j << ")" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:

    void func(int i, int j)   //也是虚函数，重写了父类成员函数
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
    }

    void func(int i,int j,int k)  //子类定义和父类的同名函数，会发生同名覆盖（作用域不同）,将父类三个func()覆盖  
    {                              //Child子类里面的func()不会发生同名覆盖，同名覆盖只能发生在父类子类之间
    
        cout << "void func(int i, int j,int k) : " <<i+j+k<< endl;
    }
};

//全局函数
void run(Parent* p)
{
    p->func(1, 2);             //展现多态特征--- 根据指针p所指向的实际对象类型判断调用哪个重写函数 
                               //动态联编-------同一行语句展现不同的调用结果
}

int main()
{
    Parent p;

    //编译器在编译期间就知道调用哪个函数-----重载函数调用----静态联编

    p.func();        //调用父类  void func()
    p.func(1);        //调用父类  void func(int i):1
    p.func(1, 2);    //调用父类  void func(int i, int j):(1,2)

    cout << endl;

    Child c;
    c.func(1, 2);   //调用子类重写函数  void func(int i, int j ): 3   静态联编

    cout << endl;

    //父类指针p调用重写函数func(1,2)
    run(&p);        //调用父类   动态联编  void func(int i, int j):(1,2)
    run(&c);        //调用子类   动态联编  void func(int i, int j ): 3 

    return 0;
}

【编程实验】江湖恩怨

#include <iostream>
#include <string>

//场景：庄主打老怪

using namespace std;

//老怪
class Boss
{
public:
    //无名怪招
    int fight()
    {
        int ret = 10; //威力10
        cout << "Boss::fight(): " << ret << endl;
        return ret;
    }
};

//老庄主
class Master
{
public:
    //八剑齐飞
    virtual int eightSwordKill()
    {
        int ret = 8; //威力10
        cout << "Master::eightSwordKill(): " << ret << endl;
        return ret;
    }
};


//少庄主
class NewMaster : public Master
{
public:
    //八剑齐飞
    int eightSwordKill()                //函数重写-----重写父类Master的成员函数eightSwordKill（）--实现更多的功能
    {
        //少庄主对老庄主的八剑齐飞进行改造，练就了双臂的八剑齐飞
        //威力大增
        int ret = Master::eightSwordKill() * 2; //威力是老庄主的2倍
        cout << "NewMaster::eightSwordKill(): " << ret << endl;
        return ret;
    }
};


//战场pk
void field_pk(Master* master, Boss* boss)   //赋值兼容性---NewMaster也可以成为Master*
{
    int k = master->eightSwordKill();
    int b = boss->fight();

    if (k < b)
    {
        cout << "Master is killed..." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Boss is killed..." << endl;
    }

}

int main()
{
    Master master;
    Boss boss;

    cout << "Master vs Boss" << endl;

    field_pk(&master, &boss);

    cout << endl;

    cout << "NewMaster vs Boss" << endl;

    NewMaster newMaster;

    field_pk(&newMaster, &boss);

    return 0;

}

/*输出结果

Master vs Boss

Master::eightSwordKill(): 8

Boss::fight(): 10

Master is killed...

NewMaster vs Boss

Master::eightSwordKill(): 8

NewMaster::eightSwordKill(): 16

Boss::fight(): 10

Boss is killed...

*/

6. 小结

（1）函数重写只可能发生在父类与子类之间

（2）根据实际对象的类型确定调用的具体函数

（3）virtual关键字是C++中支持多态的唯一方式

（4）被重写的虚函数可表现出多态的特性

（5）多态本质：同样的语句有不同的调用结果-------概念里面的动态联边，要等要运行时刻，才能知道调用的是父类还是子类实现

（6）多态可以很好地描述显示生活中的实例