多态继承：C++ 中面向对象编程的强大功能

2023-11-29 23:16:57

引言

多态继承是 C++ 中面向对象编程 (OOP) 的一项强大技术，它允许派生类通过其基类指针或引用来访问其成员函数。这使得我们能够创建灵活且可扩展的代码，因为我们可以根据需要动态地交换对象。

虚函数

虚函数是使用 virtual 修饰的类成员函数。当基类中的函数被标记为虚函数时，派生类可以覆盖它，并提供自己的实现。当通过基类指针或引用调用虚函数时，将调用派生类的实现。

class Shape {
public:
  virtual double area() const = 0; // 纯虚函数，必须在派生类中实现
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  Rectangle(double width, double height) : _width(width), _height(height) {}
  double area() const override { return _width * _height; }
private:
  double _width, _height;
};

class Circle : public Shape {
public:
  Circle(double radius) : _radius(radius) {}
  double area() const override { return M_PI * _radius * _radius; }
private:
  double _radius;
};

int main() {
  Shape* shapes[] = {new Rectangle(2, 3), new Circle(5)};
  for (Shape* shape : shapes) {
    std::cout << shape->area() << std::endl;
  }
  return 0;
}

虚继承

虚继承用于解决菱形继承中出现的歧义问题。菱形继承是指一个派生类从两个具有相同基类的派生类派生。如果不使用虚继承，派生类的对象将包含基类的两个副本，这会导致额外的内存开销和混乱。

使用虚继承，派生类只包含基类的单个副本。当通过虚基类指针或引用访问派生类对象时，将访问该单个副本。

class Animal {
public:
  Animal() { std::cout << "Animal constructor called" << std::endl; }
  virtual ~Animal() { std::cout << "Animal destructor called" << std::endl; }
};

class Cat : public virtual Animal {
public:
  Cat() { std::cout << "Cat constructor called" << std::endl; }
  ~Cat() { std::cout << "Cat destructor called" << std::endl; }
};

class Dog : public virtual Animal {
public:
  Dog() { std::cout << "Dog constructor called" << std::endl; }
  ~Dog() { std::cout << "Dog destructor called" << std::endl; }
};

class Pet : public Cat, public Dog {
public:
  Pet() { std::cout << "Pet constructor called" << std::endl; }
  ~Pet() { std::cout << "Pet destructor called" << std::endl; }
};

int main() {
  Pet pet; // 只调用一次 Animal 构造函数
  return 0;
}