C++--同名覆盖、多态

一.同名覆盖引发的问题

父子间的赋值兼容--子类对象可以当作父类对象使用(兼容性)
1.子类对象可以直接赋值给父类对象
2.子类对象可以直接初始化父类对象
3.父类指针可以指向子类对象
4.父类引用可以直接引用子类对象

代码示例

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    int mi;

    void add(int i)
    {
        mi += i;
    }

    void add(int a, int b)
    {
        mi += (a + b);
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    int mv;

    void add(int x, int y, int z)
    {
        mv += (x + y + z);
    }
};

int main()
{
    Parent p;
    Child c;

    p = c;

    Parent p1(c);

    Parent& rp = c;
    Parent* pp = &c;

    rp.mi = 100;
    rp.add(5);             
    rp.add(10, 10);        

     pp->mv = 1000;
     pp->add(1, 10, 100);

    return 0;
}

对该代码进行结果预测:通过之前的学习的同名覆盖，程序会在 rp.add(5); rp.add(10, 10); 进行同名覆盖，且在父类指针指向子类对象时可以进行调用
运行结果

通过程序的运行结果看到，与预测的结果不同，这是因为当使用父类指针(引用)指向子类对象时
1.子类对象退化为父类对象--所以在pp->mv时会出错
2.只能访问父类中定义的成员
3.可以直接访问被子类覆盖的同名成员--所以没发生同名覆盖

特殊的同名函数
1.子类中可以重定义父类中已经存在的成员函数
2.这种重定义发生在继承中，叫做函数重写
3.函数重写是同名覆盖的一种特殊情况

Q:当函数重写遇上赋值兼容会发生什么？
代码示例

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    int mi;

    void add(int i)
    {
        mi += i;
    }

    void add(int a, int b)
    {
        mi += (a + b);
    }

    void print()
    {
        cout << "I'm Parent." << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    int mv;

    void add(int x, int y, int z)
    {
        mv += (x + y + z);
    }

    void print()
    {
        cout << "I'm Child." << endl;
    }
};

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();
}

int main()
{
    Parent p;
    Child c;

    how_to_print(&p);    
    how_to_print(&c);    

    return 0;
}

输出结果

问题分析
1.编译期间，编译器只能根据指针的类型判断所指向的对象
2.根据赋值兼容，编译器认为父类指针指向的是父类对象
3.因此，编译结果只可能是调用父类中定义的同名函数

在编译这个函数的时候，编译器不可能知道指针p指向了什么，但是编译器没有理由报错。于是，编译器认为最安全的做法时调用父类的print函数，因为父类和子类肯定都有相同的print函数

二.多态的概念和意义

函数重写
1.父类中被重写的函数依然会继承给子类
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(::)可以访问父类中的函数

A.面向对象中期待的行为
1.根据实际的对象类型判断如何调用重写函数
2.父类指针指向--a.父类对象调用父类中定义的函数b.子类对象则调用子类中定义的函数
B.面向对象的多态的概念
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

C.C++语言中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

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

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

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

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();     // 展现多态的行为
}

int main()
{
    Parent p;
    Child c;

    how_to_print(&p);    
    how_to_print(&c);    

    return 0;
}

运行结果

D.多态的意义
1.在程序的运行过程中展现出多态的特性
2.函数重写必须实现多态，否则没有意义
3.多态时面向对象组件化程序设计的基础特性

静态联编--在程序的编译期间就能确定具体的函数调用
动态联编--在程序实际运行后才能确定具体的函数调用

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "void func()" << endl;
    }

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

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

class Child : public Parent
{
public:
    void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
    }

    void func(int i, int j, int k)
    {
        cout << "void func(int i, int j, int k) : " << i + j + k << endl;
    }
};

void run(Parent* p)
{
    p->func(1, 2);     // 展现多态的特性
                       // 动态联编
}

int main()
{
    Parent p;

    p.func();         
    p.func(1);      
    p.func(1, 2);     

    cout << endl;

    Child c;

    c.func(1, 2);     

    cout << endl;

    run(&p);
    run(&c);

    return 0;
}

运行结果

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.被重写的虚函数表现出多态的特性