多态

1 多态的基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一

多态分为两类：

静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名

动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态区别:

静态多态的函数地址早绑定-编译阶段确定函数地址

动态多态的函数地址晚绑定-运行阶段确定函数地址

下面通过案例进行讲解多态

1，静态多态的函数地址早绑定-编译阶段确定函数地址

#include<iostream>
using namespace std;
//多态//动物类
class Animal
{
public:void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};class Cat :public Animal
{
public:void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}
};//执行说话的函数
//静态多态的函数地址早绑定-编译阶段确定函数地址
void doWork(Animal& animal)//Animal& animal = cat;
{animal.speak();
}void test()
{Cat cat;doWork(cat);
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

如果想执行让小猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段绑定，地址晚绑定

#include<iostream>
using namespace std;
//多态//动物类
class Animal
{
public://虚函数  加上virtual变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能缺点函数调用了//那么就只能在运行时确认函数地址，则变成晚绑定virtual void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};//猫类
class Cat :public Animal
{
public://重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同virtual void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}
};class Dog :public Animal
{
public:void speak(){cout << "小狗在说话" << endl;}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译结点就能缺点，那么静态联编
//如果函数地址在运行时才能缺点，那么就是动态联编void doWork(Animal& animal)//Animal& animal = cat;
{animal.speak();
}
//执行说话的函数
//静态多态的函数地址早绑定-编译阶段确定函数地址
//如果想执行让小猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段绑定，地址晚绑定//动态多态满足条件：
//1，有继承关系
//2，子类出现父类的虚函数//动态多态使用
//父类的指针或者引用 执行子类对象
void test()
{Cat cat;doWork(cat);Dog dog;doWork(dog);
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

 

 总结：多态满足条件
有继承关系
子类重写父类中的虚函数
多态使用条件：
父类指针或引用指向子类对象
重写:函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

2，多态案例——计算器类

案例描述:

分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

多态的优点:

代码组织结构清晰

可读性强

利于前期和后期的扩展以及维护

示例：

普通实现：

#include<iostream>
using namespace std;
class Calculator
{
public:int getResult(string oper){if (oper == "+"){return m_Num1 + m_Num2;}else if (oper == "-"){return m_Num1 - m_Num2;}else if (oper == "*"){return m_Num1 * m_Num2;}else {return m_Num1 / m_Num2;}}int m_Num1;//操作数1int m_Num2;//操作数2
};void test()
{Calculator c;c.m_Num1 = 100;c.m_Num2 = 100;cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;cout << c.m_Num1 << "-" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("-") << endl;cout << c.m_Num1 << "*" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("*") << endl;cout << c.m_Num1 << "/" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("/") << endl;
}
int main()
{test();system("pause");return 0;
}

 

多态实现：

 如果想扩展新的功能，需要修改源码

在真实开发中，提供 开闭原则

开闭原则：对扩展进行开发，对修改进行关闭

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>class AbstractCalculator
{
public:virtual int getResult(){return 0;}int m_Num1;//操作数1int m_Num2;//操作数2
};class AddCalculator :public AbstractCalculator
{int getResult(){return m_Num1 + m_Num2;}
};class SubCalculator :public AbstractCalculator
{int getResult(){return m_Num1 - m_Num2;}
};class MulCalculator :public AbstractCalculator
{int getResult(){return m_Num1 * m_Num2;}
};class DivCalculator :public AbstractCalculator
{int getResult(){return m_Num1 / m_Num2;}
};void test()
{//多态使用条件//父类制作或者引用指向子类对象AbstractCalculator* abs = new AddCalculator;abs->m_Num1 = 100;abs->m_Num2 = 100;cout << abs->m_Num1 << "+" << abs->m_Num2 << "=" << abs->getResult() << endl;//用完记得销毁delete abs;abs = new SubCalculator;abs->m_Num1 = 100;abs->m_Num2 = 100;cout << abs->m_Num1 << "-" << abs->m_Num2 << "=" << abs->getResult() << endl;//用完记得销毁delete abs;abs = new MulCalculator;abs->m_Num1 = 100;abs->m_Num2 = 100;cout << abs->m_Num1 << "*" << abs->m_Num2 << "=" << abs->getResult() << endl;//用完记得销毁delete abs;abs = new DivCalculator;abs->m_Num1 = 100;abs->m_Num2 = 100;cout << abs->m_Num1 << "/" << abs->m_Num2 << "=" << abs->getResult() << endl;//用完记得销毁delete abs;
}
int main()
{test();system("pause");return 0;
}

利用多态实现计算器//多态好处:
1、组织结构清晰
2、可读性强
3、对于前期和后期扩展以及维护性高 

C++开发提出利用多态设计程序架构，因为多态优点很多 

3，纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容

因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法:virtual 返回值类型 函数名(参数列表) = 0;

当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类

抽象类特点:

无法实例化对象

子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{//纯虚函数//只要有一个纯虚函数，这个类就称为抽象类//抽象类特点：//1，无法实例化对象//2,抽象类的子类 必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
public:virtual void func() = 0;};class Son:public Base 
{
public:virtual void func() {cout << "func 函数调用" << endl;};};
void test()
{//Base b;//抽象类无法实例化对象//new Base;//抽象类无法实例化对象Son s;//抽象类的子类 必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类Base * base = new Son;base->func();delete base;
}
int main()
{test();system("pause");return 0;
}

 

4，多态案例二——制作饮品

案例描述:

制作饮品的大致流程为:煮水-冲泡-倒入杯中-加入辅料

利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶

#include<iostream>
using namespace std;class AbstractDrinking
{
public://煮水virtual void Boil() = 0;//冲泡virtual void Brew() = 0;//倒入杯中virtual void PourInCup() = 0;//加入辅料virtual void PutSomething() = 0;void makeDrink(){Boil();Brew();PourInCup();PutSomething();}
};
//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
public://煮水virtual void Boil(){cout << "煮开水" << endl;}//冲泡virtual void Brew(){cout << "冲泡咖啡" << endl;}//倒入杯中virtual void PourInCup(){cout << "倒入杯中" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入牛奶和糖" << endl;}
};//制作茶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public://煮水virtual void Boil(){cout << "煮开水" << endl;}//冲泡virtual void Brew(){cout << "冲泡茶叶" << endl;}//倒入杯中virtual void PourInCup(){cout << "倒入杯中" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入枸杞" << endl;}
};//制作函数
void doWork(AbstractDrinking* abs)
{abs->makeDrink();delete abs;
}void test()
{//制作咖啡cout << "制作咖啡：" << endl;doWork(new Coffee);cout << "---------------------" << endl;cout << "制作茶：" << endl;//制作茶doWork(new Tea);
}
int main()
{test();system("pause");return 0;
}

 

 

5，虚构函数和纯虚函数

多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码

解决方式:将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

虚析构和纯虚析构共性:

可以解决父类指针释放子类对象

都需要有具体的函数实现

虚析构和纯虚析构区别:

如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

虚析构函数的语法：

virtual ~类名（）{}

纯虚析构语法：

virtual ~类名（）=0；

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//动物类
class Animal
{
public:Animal(){cout << "Animal构造函数调用" << endl;}//利用虚析构函数可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题//~Animal()//{//	cout << "Animal析构函数调用" << endl;//}//纯虚析构  需要声明也需要实现//有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象virtual ~Animal() = 0;//纯虚函数virtual void speak() = 0;
};
Animal:: ~Animal()
{}//猫类
class Cat :public Animal
{
public:Cat(string name){cout << "Cat构造函数调用" << endl;m_Name = new string(name);}//重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同virtual void speak(){cout << "小猫在说话" << endl;}~Cat(){if (m_Name != NULL){cout << "Cat析构函数调用" << endl;delete m_Name;m_Name = NULL;}}string *m_Name;
};void doWork(Animal& animal)//Animal& animal = cat;
{animal.speak();
}void test()
{Animal* animal = new Cat("Tom");animal->speak();//父类指针在析构时候，不会调用子类中析构函数，// 导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露情况delete animal;
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

 

总结： 

1.虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2.如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3.拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类 

6，多态案例三——电脑组装

案例描述:

电脑主要组成部件为CPU(用于计算)，显卡(用于显示)，内存条(用于存储)将每个零件封装出抽象基

类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商创建电脑类提供让电脑工

作的函数，并且调用每个零件工作的接口测试时组装三台不同的电脑进行工作

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>class CPU//抽象出每个零件的类
{
public://抽象计算函数virtual void  calculate() = 0;
};
//抽象的显卡
class VideoCard 
{
public://抽象显示函数virtual void  display () = 0;
};//抽象类
class Memory
{
public://抽象存储函数virtual void  storage() = 0;
};//电脑类
class Computer
{
public:Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem){m_cpu = cpu;m_vc = vc;m_mem = mem;}//提供工作函数void work(){//让零件工作起来，调用接口m_cpu->calculate();m_vc->display();m_mem->storage();}//提供析构函数 释放3个电脑零件~Computer(){//释放cpu零件if (m_cpu != NULL){delete m_cpu;m_cpu = NULL;}//释放显卡零件if (m_vc != NULL){delete m_vc;m_vc = NULL;}//释放mem零件if (m_mem != NULL){delete m_mem;m_mem = NULL;}}private://构造函数中传入三个零件指针CPU * m_cpu;//CPU零件指针VideoCard * m_vc;//显卡零件指针Memory * m_mem;//内存条零件指针};//具体厂商
//Inter厂商
class InterCPU :public CPU
{
public:virtual void calculate(){cout << "Inter的COU开始计算！" << endl;}
};class InterCard :public VideoCard
{
public:virtual void display(){cout << "Inter的显卡开始显示！" << endl;}
};class InterMemory :public Memory
{
public:virtual void storage(){cout << "Inter的内存条开始存储！" << endl;}
};//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:virtual void calculate(){cout << "Lenovo的COU开始计算！" << endl;}
};class LenovoCard :public VideoCard
{
public:virtual void display(){cout << "Lenovo的显卡开始显示！" << endl;}
};class LenovoMemory :public Memory
{
public:virtual void storage(){cout << "Lenovo的内存条开始存储！" << endl;}
};void test01()
{//第一台电脑的零件CPU* interCpu = new InterCPU;VideoCard* interCard = new InterCard;Memory* interMem = new InterMemory;//创建第一台电脑cout << "第一台电脑开始工作" << endl;Computer* computer1 = new Computer(interCpu, interCard, interMem);computer1->work();delete computer1;//第二台电脑组装cout << "------------------------" << endl;cout << "第二台电脑开始工作" << endl;Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoCard, new LenovoMemory);computer2->work();delete computer2;//第三台电脑组装cout << "------------------------" << endl;cout << "第三台电脑开始工作" << endl;Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new InterCard, new LenovoMemory);computer3->work();delete computer3;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件<fstream >
文件类型分为两种:
1.文本文件 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
2.二进制文件- 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类:
1.ofstream:写操作
2.ifstream: 读操作
3.fstream : 读写操作

1，写文本

写文件步骤如下
1.包含头文件
#indude <fstream>
2. 创建流对象
ofstream ofs;
3. 打开文件
ofs.open("文件路径",打开方式);
4. 写数据
ofs<<"写入的数据”;
5.关闭文件
ofs.close();

文件打开方式：

1. 打开方式	解释
   ios::in	为读文件而打开文件
   ios::out	为写文件为打开文件
   ios::ate	初始位置：文件尾
   ios::app	追加方式写文件
   ios::trunc	如果文件存在先删除，再船舰
   ios::binary	二进制方式

 注意: 文件打开方式可以配合使用，利用 | 操作符
例如:用二进制方式写文件ios::binary | ios::out

代码展示：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>//头文件包含void test()
{//1.包含头文件//#indude < fstream>//2. 创建流对象ofstream ofs;//3. 指定打开方式ofs.open("text.txt", ios::out);//4. 写数据ofs << "姓名：张三"<<endl;ofs << "年龄：18" << endl;ofs << "性别：男" << endl;// //5.关闭文件ofs.close();
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

虽然再运行中未显示 ，但是打开text文件可以看到输入的内容

 

 

 

 

总结:
文件操作必须包含头文件 fstream
读文件可以利用 ofstream，或者fstream类
打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式
利用<<可以向文件中写数据
操作完毕，要关闭文件 

2，读文件

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下:
1.包含头文件
#include <fstream>
2.创建流对象
ifstream ifs;
3.打开文件并判断文件是否打开成功
ifs.open("文件路径",打开方式);
4. 读数据
四种方式读取
5.关闭文件
ifs.close();

示例：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>//头文件包含
#include<string>void test()
{//1.包含头文件//#indude < fstream>//2. 创建流对象ofstream ofs;//写文件ifstream ifs;//读文件//3. 指定打开方式ofs.open("text1.txt", ios::out);//4. 写数据ofs << "姓名：张三" << endl;ofs << "年龄：18" << endl;ofs << "性别：男" << endl;ifs.open("text1.txt", ios::in);if (!ifs.is_open()){cout << "文件打开失败" << endl;return;}// 读数据//第一种//char buf[1024] = { 0 };//while (ifs >> buf)//{//	cout << buf << endl;//}//第二种char buf[1024] = { 0 };while (ifs.getline(buf,sizeof(buf))){cout << buf << endl;}//第三种//string buf;//while ( getline(ifs, buf) )//{//	cout << buf << endl;//}//第四种//char c;//while ((c = ifs.get()) != EOF)//EOF==end of file//{//	cout << c;//}//5.关闭文件ifs.close();
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

3， 二进制文件

3.1写文件

以二进制的方式对文件进行读写操作
打开方式要指定为 ios::binany

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型:ostream& write(const char*buffer,int len);
参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>//头文件包含class Person
{
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test()
{//1.包含头文件//#indude < fstream>//2. 创建流对象ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);//3. 指定打开方式//ofs.open("person.txt", ios::out|ios::binary);//4. 写数据Person p = { "张三",18 };ofs.write((const char*)&p, sizeof(p));//5.关闭文件ofs.close();
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

总结:
文件输出流对象 可以通过write函数，以二进制方式写数据

3.2 读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型:istream&read(char *buffer,int len);
参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
示例:

#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>//头文件包含class Person
{
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test01()
{//1.包含头文件//#indude < fstream>//2. 创建流对象ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);//3. 指定打开方式//ofs.open("person.txt", ios::out|ios::binary);//4. 写数据Person p = { "张三",18 };ofs.write((const char*)&p, sizeof(p));//5.关闭文件ofs.close();
}void test02()
{//1.包含头文件//#indude < fstream>//2. 创建流对象ifstream ifs;//3. 指定打开方式ifs.open("person.txt", ios::out|ios::binary);if (!ifs.is_open()){cout << "文件打开失败" << endl;return;}//4. 读数据Person p;ifs.read((char*)&p, sizeof(p));cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;//5.关闭文件ifs.close();
}int main()
{test01();test02();system("pause");return 0;
}