【音视频】C++ 多态:派生虚函数模板
继承与派生
C ++ 是面向对象编程,那么只要面向对象,都会有多态、继承的特性。C++是如何实现继承的呢?
继承(Inheritance)可以理解为一个类从另一个类获取成员变量和成员函数的过程。例如类 B 继承于类 A,那么 B 就拥有 A 的成员变量和成员函数。
在C++中,派生(Derive) 和继承是一个概念,只是站的角度不同。继承是儿子接收父亲的产业,派生是父亲把产业传承给儿子。
被继承的类称为父类或基类,继承的类称为子类或派生类。“子类”和“父类”通常放在一起称呼,“基类”和“派生类”通常放在一起称呼。
在C++中继承称为派生类,基类孵化除了派生类,使用:来表示子类继承父类,C++中支持多继承,使用逗号分隔
class Parent {
public:int name;
protected:int code;
private:int num;
};class Parent1 {};// C++中,:表示继承,可以多继承逗号分隔
// public/protected/private继承,对于基类起到一些保护机制 默认是private继承
class Child : public Parent, Parent1 {void test() {// 派生类可以访问到public属性和protected属性this->name;this->code;}
};
C++中派生类中添加了public 派生、protected派生、private派生,默认是private派生
class 派生类名:[继承方式] 基类名{ 派生类新增加的成员 };
class Parent {
public:int name;
protected:int code;
private:int num;
};class Parent1 {};// private私有继承
class Child1 : private Parent {void test() {this->name;this->code;}
};// protected继承
class Child2 : protected Parent {void test() {this->name;this->code;}
};
public 派生、protected派生、private派生对于,创建的对象调用父类的属性和方法起到了限制和保护的作用
Child child;child.name; // public继承。调用者可以访问到父类公有属性,私有属性访问不到的Child1 child1;
// child1.name; // private继承.调用者访问不到父类公有属性和私有属性Child2 child2;
// child2.name; // protected继承,调用者访问不到父类公有属性和私有属性
虚函数
重点!!! C++的继承和java中的继承存在的不同点: 基类成员函数和派生类成员函数不构成重载
基类成员和派生类成员的名字一样时会造成遮蔽,这句话对于成员变量很好理解,对于成员函数要引起注意,不管函数的参数如何,只要名字一样就会造成遮蔽。换句话说,基类成员函数和派生类成员函数不会构成重载,如果派生类有同名函数,那么就会遮蔽基类中的所有同名函数,不管它们的参数是否一样。
父类代码如下
#include
#include using namespace std;class Person {
protected:char *str;
public:Person(char *str) {if (str != NULL) {this->str = new char[strlen(str) + 1];strcpy(this->str, str);} else {this->str = NULL;}cout << "parent" << endl;}Person(const Person &p) {cout << "copy parent" << endl;}void printC() {cout << "parent printC" << endl;}~Person() {
// if (str != NULL) {
// delete[] str; // 如果调用了这个方法只会调用一次析构函数
// }
// cout << "parent destroy" << endl;}};
子类继承父类,并且调用父类的构造函数, 通过:来调用父类的构造函数
// 子类
class CTest : public Person {
public:// 调用父类的构造方法CTest(char *str) : Person(str) {cout << "child" << endl;}void printC() {cout << "child printC" << endl;}~CTest() {cout << "child destroy " << endl;}
};
在C++中和Java的不同在于如下代码:只要是父类的指针都是调用的父类的方法,哪怕子类对象直接赋值给父类,也会调用父类的方法,而不会调用子类的方法。
int main() {Person person = CTest("jake");person.printC(); // parent printCcout << "-----------" << endl;Person *p = NULL;CTest c1("123");p = &c1;c1.printC(); // child printCp->printC(); // parent printC 为什么会调用的是parent的方法呢?return 0;
}
parent
child
copy parent
child destroy
parent printC
-----------
parent
child
child printC
parent printC
child destroy
哪怕通过指针传递和引用传递,只要使用的父类都会调用父类的方法
// 通过指针传递只会调用父类的方法,不会调用子类的方法
void howToPaint(Person *p) {p->printC();
}// 通过引用类型,只会调用父类的方法,不会调用子类的方法
void howToPaint1(Person &p) {p.printC();
}
cout << "---------" << endl;
howToPaint(p); // parent printC
howToPaint(&c1); // parent printCcout << "-------" << endl;
Person p1("123");
// 都是父类的方法
howToPaint1(p1); // parent printC
howToPaint1(c1); // parent printCcout << "--------" << endl;
CTest c2("123");
Person p2 = c2; // 会不会调用父类的拷贝函数呢? copy parent 会进行调用
---------
parent printC
parent printC
-------
parent
parent printC
parent printC
--------
parent
child
copy parent
child destroy
child destroy
这是为什么呢?
C++ 中会按照函数表的顺序进行调用,很显然父类的函数是在子类函数的前面的
那么如何调用到子类的方法呢?C ++提供了虚函数的方式,虚函数也是实现多态的关键。
虚函数与纯虚函数,纯虚函数在java 中 abstract == 纯虚函数
实际开发中,一旦我们自己定义了析构函数,就是希望在对象销毁时用它来进行清理工作,比如释放内存、关闭文件等,如果这个类又是一个基类,那么我们就必须将该析构函数声明为虚函数,否则就有内存泄露的风险。也就是说,大部分情况下都应该将基类的析构函数声明为虚函数。
包含纯虚函数的类称为抽象类(Abstract Class)。之所以说它抽象,是因为它无法实例化,也就是无法创建对象。原因很明显,纯虚函数没有函数体,不是完整的函数,无法调用,也无法为其分配内存空间。
抽象类通常是作为基类,让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现纯虚函数才能被实例化。
-
一个纯虚函数就可以使类成为抽象基类,但是抽象基类中除了包含纯虚函数外,还可以包含其它的成员函数(虚函数或普通函数)和成员变量。
-
只有类中的虚函数才能被声明为纯虚函数,普通成员函数和顶层函数均不能声明为纯虚函数。
-
基类的析构函数必须声明为虚函数。
#include using namespace std;class Person {
public:// 增加了一个虚函数表的指针// 虚函数 子类可以覆写的函数virtual void look() {cout << "virtual look" << endl;}// 纯虚函数 必须要让子类实现的virtual void speak() {};// 基类的析构函数必须声明为虚函数virtual ~Person() {cout << "~Person" << endl;}
};class Child : public Person {
public:// 子类实现纯虚函数void speak() override {cout << "child speak" << endl;}// 访问父类的方法void look() override {cout << "child look" << endl;Person::look();}~Child() {cout << "~Child" << endl;}
};int main() {Person *person = new Child(); // 必须通过指针的方式,不同通过栈的方式去派生抽象person->speak(); // child speakperson->look(); // child lookPerson p;cout << sizeof(p) << endl; // 8 这就表明了虚函数是有一个虚函数表,增加一个指针*vtable,指向了虚函数表// 下面代码来证明typedef void (*func)(void);func fun = NULL;cout << (int *) &p << endl; // 指向函数的首地址 0x16ee1efa8cout << (int *) *(int *) &p << endl; // 函数的地址 0xfe40a0fun = (func) *((int *) *(int *) &p);fun(); // virtual lookreturn 0;
}/*** child speak* child look* virtual look* ~Child* ~Person*/
child speak
child look
virtual look
8
0x16ee1efa8
0xfe40a0
模板
模板和java的泛型类似。 模板类不支持声明(.h)和实现(.cpp)分开写,「不能将模板的声明和定义分散到多个文件中」的根本原因是:模板的实例化是由编译器完成的,而不是由链接器完成的,这可能会导致在链接期间找不到对应的实例。
函数模板
#include
#include
#include using namespace std;/*** 函数模板和java中的泛型类似*/
// 方法泛型 这里只能声明在方法上
template<typename T, typename R=int>
// R的默认类型是int
// typename == class 两个等价的
void swap2(T t, R r) {
}template<typename T>
void swapT(T &a, T &b) {cout << "swap: T a T b" << endl;T temp = a;a = b;b = temp;
}// 普通函数优先级比泛型函数高,只有类型重合的状态下
void swapT(int &a, int &b) {cout << "swap : int a int b" << endl;int temp = a;a = b;b = temp;
}int main() {// 函数模板int a = 10;int b = 20;char c = 'a';swapT<int>(a, b); // 显示调度swapT(a, b); // 自动推导
// swap(a,c); // 报错 无法推导出具体的类型// swap2(); // 报错 无法推导出具体的类型char *a1 = "abc";char *a2 = "123";cout << a1 << a2 << endl;swapT(a1, a2);cout << a1 << a2 << endl;return 0;
}
swap: T a T b
swap : int a int b
abc123
swap: T a T b
123abc
类模板
#include
#include using namespace std;// 模板修饰在类上
template<typename T, typename R>
class Person {
public:T a;R b;Person(T t) {}T &getA() {T t1;
// return t1; // 这里不可以返回,因为方法执行完毕后会销毁掉return a; // 返回值是引用}
};/*** 和java不同的部分,比java更加灵活*/
class Pp {
public:void show() {cout << "Pp show" << endl;}
};template<typename T>
class ObjTemp {
private:T obj;
public:void showPp() {// 自动检查 但是会出现不可预期的错误obj.show(); // 假设模板是Pp,可以调用Pp的变量和方法,在java中需要 T才能调用方法 }
};template<typename T, typename R>
class CTest {
public:T m_name;R m_age;CTest(T name, R age) {this->m_name = name;this->m_age = age;}void show() {cout << "show T:" << m_name << " R:" << m_age << endl;}
};template<typename T, typename R>
void doWork(CTest<T, R> &cTest) {cTest.show();
}template<typename T>
void doWork2(T &t) {t.show(); // 在java中必须是
}// 继承模板问题和java是一样的
template<typename T>
class Base {
public:T t;
};// 确定的类型或者模板
template<typename T, typename R>
class Son : Base<R> {
public:T t1;
};int main() {CTest<string, int> test("后端码匠", 28); // show T:后端码匠 R:28doWork(test);doWork2<CTest<string, int>>(test); // 显示调用doWork2(test); // 自动推导ObjTemp<Pp> temp;temp.showPp(); // Pp show 可以调用传递过来的模板的方法// 自动类型推导,在类模板上不可以使用,无法推导出具体的类型Person<int, string> p(100);cout << p.getA() << endl;return 0;
}
show T:后端码匠 R:28
show T:后端码匠 R:28
show T:后端码匠 R:28
Pp show
0
实现一个模板类ArrayList类似Java的列表实现:
注意在之前学习的.h和.cpp分开的方式,不支持模板,一般模板的部分都会合并到.h文件中。
#include
#include using namespace std;#ifndef CPPDEMO_ARRAYLIST_H
#define CPPDEMO_ARRAYLIST_Htemplate<typename T>
class ArrayList {
public:int d = 11;ArrayList() {this->size = 16;this->realSize = 0;this->arr = new T[this->size];}// explicit 不能通过隐式调用explicit ArrayList(int capacity) {this->size = capacity;this->realSize = 0;// 在堆区申请数组this->arr = new T[this->size]; // 在堆中开辟的一块空间 存储的是一个int[size] 数组,arr指向数组的首地址}// 拷贝函数ArrayList(const ArrayList &arrayList) {this->size = arrayList.size;this->realSize = arrayList.realSize;this->arr = new T[arrayList.size];// 将数组的值赋值到arr中for (int i = 0; i < this->size; ++i) {this->arr[i] = arrayList.arr[i]; // arrayList.arr[i]他也是指针 this->arr[i] 是指针}}// 析构函数~ArrayList() {if (this->arr != nullptr) {delete[] this->arr;this->arr = nullptr;}}void add(T val) {add(val, this->realSize);}void add(T val, int index) {if (index < 0 || index > size) {return;}// 判断容量是否够大 不够进行扩容if (this->realSize >= size * 0.75) {resize();}this->arr[index] = val; // 等价于 *((this->arr)+index) = valthis->realSize++; // 数据量大小+1}T get(int index) {if (index < 0 || index >= realSize) {return -1;}return this->arr[index];}T remove(int index) {if (index < 0 || index >= realSize) {return -1;}// 如何移除呢?循环往前移动int result = this->arr[index];for (int i = index; i < size - 1; ++i) {this->arr[i] = this->arr[i + 1];}this->realSize--;// 判断缩减容量return result;}// const 定义为常函数int getLength() const {// realSize = realSize - 1; 这样会报错 不能修改函数内部的所有变量c = 11; // mutable 修饰的变量可以在常函数中修改return realSize;}bool isEmpty() const {return realSize == 0;}void resize() {int netLength = size * 2;T *p = new T[netLength];// 拷贝数据for (int i = 0; i < size; ++i) {*(p + i) = this->arr[i];}// 释放之前的数组delete[] this->arr;// 重新赋值this->arr = p;this->size = netLength;}void toString() {cout << "[ ";for (int i = 0; i < realSize; ++i) {cout << arr[i] << ", ";}cout << " ] " << endl;}private:int size{}; // 容器的大小int realSize{}; // 真实的数组长度T *arr; // 这里不能使用数组,因为数组名是arr指针常量,不能对arr重新赋值, 指针是指针变量,而数组名只是一个指针常量mutable int c = 10; // 可以在常函数中修改的变量 需要使用mutable进行修饰
};int main() {ArrayList<int> arrayList;arrayList.add(1);arrayList.add(2);arrayList.add(3);arrayList.add(4);arrayList.add(5);arrayList.add(6);for (int i = 0; i < arrayList.getLength(); ++i) {cout << arrayList.get(i) << endl;}return 0;
}#endif // CPPDEMO_ARRAYLIST_H
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4
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字符串
int main() {// 字符串 string 是C++独有的string是一个对象,内部封装了和C一样的字符串的表现形式string s1();string s2("123");string s3 = "wew"; // string字符串是声明在堆区的string s4(4, 'k'); // 4个K组成 kkkkstring s5("123456", 1, 4); // 从1开始,输出四个字符串:2345cout << s4 << " " << s5 << endl;s2.append(s3); // 追加123wews2.append(s3, 1, 2); // ewcout << s2 << endl; // 123wewewstring sub = s2.substr(2, 3); // 字符串裁剪cout << sub << endl; // 3wes4.swap(s5); // 字符串交换,只有引用和地址才会改变外部的值// c_str 支持C,转换为char *string s = "后端码匠"; // 存储在堆区 方法执行完毕 执行析构函数 从堆区移除// 一般不会这样使用const char *s_c = s.c_str(); // 将C++ string转换为支持C的字符串,返回常量指针 指针指向了常量,不能通过指针来修改常量printf("%s\n", s_c);// 一般开发会使用strcpy拷贝,防止被销毁掉等问题 在FFmpeg是使用的C,所以在使用C++开发时必须要对C的转换char ss[20];strcpy(ss, s.c_str()); // 拷贝到一个新的变量中return 0;
}
kkkk 2345
123wewew
3we
后端码匠
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