面向对象：封装、继承、多态

布满荆棘的人生 2022-06-08 04:47 349阅读 0赞

概念太多，总结一下，备忘。

# 1.三大特性 #

## 封装 ##

> 隐藏对象的属性和实现细节,仅对外提供公共访问方式。

## 继承 ##

> **代码重用**，子类继承父类的函数

构造函数的覆盖：  
（1）父类没有构造函数或只有无参构造函数。  
子类无需显示调用父类的构造函数，系统自动在调用子类构造函数前调用父类的构造函数。  
（2）父类只有有参构造函数  
子类必须显示调用父类构造函数  
（3）父类有无参和有参的构造函数  
子类不显示调用父类构造函数时，系统默认调用父类无参构造函数。

拷贝构造函数：用基于同一类的一个对象构造和初始化另一个对象  
CExample(const CExample& C)  
调用时机：  
（1）一个对象以值传递的方式传入函数体  
（2）一个对象以值传递的方式从函数返回  
（3）一个对象需要通过另一个对象进行初始化

Class A{
        A (const A& a){//拷贝构造函数
            this.x = a.x;
        }
    };
    void fun1(A a){//（1）对象以值传递的方式传入函数体
        cout<<a.x<<endl;
    }
    A fun2(int x){//(2)对象以值传递的方式从函数返回
        A a(x);
        return a;
    }
    A a;
    A b(a);//(3)对象需要通过另一个对象进行初始化
    A b=a;//(3)对象需要通过另一个对象进行初始化

## 多态 ##

多态分为：**编译时多态**和**运行时多态**。区别在于函数地址是编译时绑定还是运行时绑定。

编译时多态：  
通过**函数重载**实现。

运行时多态：  
通过**虚函数**实现。  
核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。  
将子类类型的指针赋值给父类类型的指针，只能访问子父类共有的方法，不能访问子类特有的方法。  
而且只有虚函数是调用子类的（虚函数表），其他函数依旧调用父类的（地址偏移量固定）

# 2.虚函数vs纯虚函数 #

**虚函数**：

> 主要作用是“运行时多态”。virtual void fun()  
> 使用virtual关键字的父类函数。子类可以重写父类的虚函数来实现子类的特殊化。

**纯虚函数**：

> 在基类中声明的虚函数，没有定义，virtual void fun()=0  
> 声明了纯虚函数的类是一个**抽象类**，不能实例化，只能作为基类。  
> 子类中重新声明函数，不要后面的＝0

# 3.重载(overload)、覆盖(override)、隐藏 #

重载：“让类以统一的方式处理不同类型数据的一种手段”

> 同一个类中  
> 函数名相同  
> 参数列表不同

覆盖：“子类在继承父类时，重写（重新实现）父类中的方法”

> 不同类中  
> 父类中的方法有virtual关键字，并且非私有  
> 函数名相同  
> 参数列表相同  
> 返回类型相同  
> 作用域只能扩大（public>protected>private）

隐藏：“子类的函数屏蔽了同名的父类函数。注意只要同名函数，不管参数列表是否相同，基类函数都会被隐藏。”

> 不同类中  
> 函数名相同  
> 没有virtual修饰

# 4.虚函数表 #

虚函数是通过虚函数表实现的。虚函数表（virtual table）实现原理参考了博客C++ 虚函数表解析

**首先明确：**  
1）只有包含虚函数的类才会有虚函数表  
2）同属于一个类的对象实例共享虚函数表  
3）虚函数表实际上是一个指针数组，存放了虚函数的地址。  
4）为了保证效率，虚函数表指针存在对象实例的最前面的位置。

**总结几种情况：**

//基类
    class Base {
         public:
                virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
                virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
                virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
    
    };

基类的虚函数表  
![这里写图片描述][o_vtable1.jpg]

**（1）一般继承（无虚函数覆盖）**

class Derive:public Base {
         public:
                virtual void f1() { cout << "Derive::f1" << endl; }
                virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
                virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
    
    };

派生类没有重写基类的任何虚函数，派生类的虚函数表为：  
![这里写图片描述][o_vtable2.JPG]  
**注意：**  
1）虚函数按照声明顺序放在表中  
2）基类虚函数在派生类虚函数前面

**（2）一般继承（有虚函数覆盖）**

class Derive:public Base {
         public:
                void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
                virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
                virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
    
    };

其中派生类重写了基类中的f()函数，派生类的虚函数表为  
![这里写图片描述][o_vtable3.JPG]

**注意：**  
1）覆盖的派生类f()函数被放到了虚表中原来基类虚函数的位置  
2）没有被覆盖的函数不变

**（3）多重继承（无虚函数覆盖）**  
继承关系  
![这里写图片描述][o_Drawing1.jpg]

子类的虚函数表为：  
![这里写图片描述][o_vtable4.JPG]

**注意：**  
1） 每个基类都有自己的虚表。  
2） 派生类的成员函数被放到了第一个基类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

**（4）多重继承（有虚函数覆盖）**  
子类中覆盖了父类的f()函数  
![这里写图片描述][o_Drawing2.jpg]

子类的虚函数表：  
![这里写图片描述][o_vtable5.jpg]

**注意：**  
三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针

[o_vtable1.jpg]: /images/20220608/a5b49d288d7441548883adb0242c03c5.png
[o_vtable2.JPG]: /images/20220608/c1bc18e517d5481187050d360097c472.png
[o_vtable3.JPG]: /images/20220608/788faae91a6d4406874a9820fbeb0e9d.png
[o_Drawing1.jpg]: /images/20220608/e898861c422c4d2b98d7d6a2c52e5413.png
[o_vtable4.JPG]: /images/20220608/4f50d40fa9084f348b0ef5b7419d8297.png
[o_Drawing2.jpg]: /images/20220608/1a9c91868fec4684a14b81ee250cf718.png
[o_vtable5.jpg]: /images/20220608/21dfcecc9b404207aee75d50e6c54e4b.png