初始化列表
特点
- 一种便捷的初始化成员变量的方式
- 只能在构造函数中
Person(int age, int height): m_age(age), m_height(height) { }
初始化列表与默认参数配合使用
Person(int age = 0, int height = 0): m_age(age), m_height(height) { }
如果函数的声明和实现是分离的
- 初始化列表只能写在函数的实现中
- 默认参数只能写在函数的声明中
父类的构造函数
- 子类的构造函数默认会调用父类的无参构造函数
- 如果子类的构造函数显示地调用了父类的有惨构造函数，就不会再去默认调用父类的无参构造函数
- 如果父类缺少无参构造函数，子类的构造函数必须显式调用父类的有参构造函数
继承体系下的构造函数示例
struct Person {
int m_age;
Person(): Person(0) {}
Person(int age): m_age(age) { }
};
struct Student: Person {
int m_no;
Student(): Student(0, 0) {
}
Student(int age, int no): Person(age), m_no(no) {
}
};
父类指针、子类指针
- 父类指针可以指向子类对象，是安全的（继承方式必须是public）
- 子类指针指父类对象是不安全的
class Person {
public:
int m_age;
};
class Student : public Person {
public:
int m_score;
};
void test() {
Person *person = new Student();
// 可以访问m_score， m_age; 安全
person->m_age = 10;
Student *stu = (Student*)new Person();
// 访问不到 m_score， 不安全
stu->m_score = 10;
}
多态
- 默认情况下，编译器只会根据指针类型调用对应的函数，不存在多态
特性
- 同一个操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果
- 在运行时，可以识别出真正的对象类型，调用对应子类中的函数
多态的要素
- 有继承关系
- 子类重写父类的成员函数（override）
- 父类指针指向子类对象
- 利用父类调用重写的成员函数
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
静态多态个动态多态的区别
- 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
class Animal {
public:
virtual void run() {
cout << "Animal::run()" << endl;
}
};
class Dog: public Animal {
public:
void run() override {
cout << "Dog::run()" << endl;
}
};
class ErHa: public Dog {
public:
void run() override {
cout << "ErHa::run()" << endl;
}
};
void test() {
Dog *dog = new Dog();
dog->run();
Animal * animal0 = new Dog();
animal0->run();
Animal * animal1 = new ErHa();
animal1->run();
}
虚函数
- C++中的多态通过虚函数（virtual function）来实现
- 虚函数：被virtual修饰的成员函数
- 只要在父类中声明为虚函数，子类中重写的函数也自动变成虚函数（也就是说子类可以省略virtual关键字）
虚表
- 虚函数的实现原理是虚表，这个虚表里面存储着最终需要调用的函数地址，这个虚表也叫虚函数表
class Animal {
public:
virtual void run() {
cout << "Animal::run()" << endl;
}
virtual void speak() {
cout <<"Animal::speak()" << endl;
}
};
class Cat: public Animal {
public:
int m_life;
Cat(): m_life(0) {}
void run() override {
cout << "Cat::run()" << endl;
}
void speak() override {
// 先执行父类的成员函数
Animal::speak();、
// 再执行自己的一些操作
cout << "Cat::Speak()" << endl;
}
};
虚表的x86环境图
image.png
- 由上图可知，所有的Cat对象只对应一份虚表。
- 具有虚函数的类，在对象创建时，会在其内存布局的时候，拿出4个字节的内存，用来存储该对象对应的函数虚表地址（vfptr： 虚函数指针），x86环境中，一个虚函数地址占用4个字节。
虚表的汇编分析
// 调用Cat::run
// 取出cat指针变量里面存储的地址值
// eax里面存放的是cat对象的地址
mov eax, dword ptr [cat]
// 取出Cat对象的前面4个字节给edx
// edx里面存储的是虚表的地址
mov edx, dword ptr [eax]
// 取出虚表中的前面4个字节给eax
// eax存放的就是Cat::run的函数地址
mov eax, dword ptr [edx]
call eax
// 调用Cat::speak
// 取出cat指针变量里面存储的地址值
// eax里面存放的是cat对象的地址
mov eax, dword ptr [cat]
// 取出Cat对象的前面4个字节给edx
// edx里面存储的是虚表的地址
mov edx, dword ptr [eax]
// 取出虚表中的后面4个字节给eax
// eax存放的就是Cat::speak的函数地址
mov eax, dword ptr [edx]
call eax
虚析构函数
- 含有虚函数的类，应该将析构函数声明为虚函数（虚析构函数）
- delete 父类指针时，才会调用子类的析构函数，保证析构的完整性
- 虚析构或纯纯虚析构就是用来解决父类指针释放子类对象
- 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
- 拥有纯虚析构函数的类属于抽象类
class Animal {
public:
virtual void run() {
cout << "Animal::run()" << endl;
}
virtual void speak() {
cout <<"Animal::speak()" << endl;
}
// 虚析构
virtual ~Animal() {
}
// 纯虚析构
virtual ~Animal() = 0;
};
class Cat: public Animal {
public:
int m_life;
Cat(): m_life(0) {}
void run() override {
cout << "Cat::run()" << endl;
}
void speak() override {
// 先执行父类的成员函数
Animal::speak();
// 再执行自己的一些操作
cout << "Cat::Speak()" << endl;
}
~Cat() {
cout << "Cat::~Cat()" << endl;
}
};
纯虚函数
- 定义：没有函数体且初始化为0的虚函数，用来定义接口规范
- 抽象类
- 含有虚函数的类，不可以实例化
- 抽象类也可以包含非纯虚函数
- 如果父类是抽象类，子类没有完全实现纯虚函数，那么这个子类依然是抽象类
class Animal {
public:
virtual void run() = 0;
virtual void speak() = 0;
virtual ~Animal() { }
};
