1.类型相容

类、类型
类型相容：
- 一个类型是另一个类型的子类型(int -> long int)时，类型是相容的
赋值相容：对于类型相容的变量才有
- 如果类型相同可以直接赋值
- 子类型可以赋值给父类型
问题：a和b都是类，a、b什么类型时，a = b合法(赋值相容)？B是A的子类型的时候
- A a; B b; class B: public A; a = b;
- A与B都在栈上，把B内存中的内容拷贝到A内存中，但A与B大小可能不同，派生类的新增内容就要丢掉
  - 对象切片
- 对象的身份发生变化，B类型对象变为了A类型的对象
- 属于派生类的属性已不存在
A a = b：调用A拷贝构造函数
- 属于B的部分不会被拷贝
使用引用或指针
- B* pb; A* pa = pb; class B: public A
- B b; A& a = b; class B: public A
  - 因为是赋值相容的，所以可以指针赋值
  - 这种情况类似Java
  - B的身份没有发生变化
把派生类对象赋值给基类对象，基类的引用或指针可以引用或指向派生类对象，不严谨的说，可以说让父类指向子类
- 传参的时候尽量不要拷贝传参(存在对象切片问题)，而是使用引用传参。

//测试切片调用
class A {int x, y;
public:void f();
};
class B: public A {int z;
public:void f();void g();
};
//把派生类对象赋值给基类对象
A a;
B b;
a = b;//OK,
b = a;//Error
a.f();//A::f()
//基类的引用或指针可以引用或指向派生类对象
A& r_a = b;//OK
A* p_a = &b;//OK
B& r_b = a;//Error
B* p_b = &a;//Error
//以下两个部分基本是一致的
func1(A& a) {a.f();}
func2(A* pa) {pa->f();}
func1(b);//A::f
func2(&b);//A::f

2.绑定时间

前期绑定/静态绑定(Early Binding)
- 编译时刻确定调用哪一个方法
- 依据对象的静态类型
- 效率高、灵活性差
- 静态绑定根据形参决定
后期绑定/动态绑定(Late Binding)
- 运行时刻确定
- 依据对象的实际类型（动态）
- 灵活性高、效率低
C++默认静态绑定，注重效率
后期绑定需显式指出：virtual

3.虚函数

定义：
- virtual
- 动态绑定
  - 根据实际引用和指向的对象类型
- 方法重定义
如基类中被定义为虚成员函数，则派生类中对其重定义的成员函数均为虚函数(也就是派生类中的对应函数可以不加virtual)
限制
- 类的成员函数才可以是虚函数
  - 全局函数不可以是虚函数
- 静态成员函数不能是虚函数
  - 静态的成员函数属于类，并不属于一个对象，它是在编译时确定的
- 内联成员函数不能是虚函数
  - 编译时确定
- 构造函数不能是虚函数
- 析构函数可以（而且往往）是虚函数

3.1后期绑定的实现

class A {int x, y;
public:virtual f();virtual g();h();
};
class B: public A {int z;
public:f();h();
};
A a; B b;
A* p;
p = &b;
p->f();//B::f()
p->g();//A::g()，B中没有实现

p->f()：需要寻找a和b中的f()函数地址
虚函数表(索引表，vtable)：大小可变
- 虚函数表是在构造函数中完成的
- 首先构造基类的虚函数表
- 然后查找派生类中的函数，如果查找了，则会覆盖对应函数来生成虚函数表
对象内存空间中含有指针指向虚函数表
(**((char *)pb-4)) (pb)
- 两次解引用
- 相当于&A::f (pb)
- f的函数调用(从虚函数表拿数据)，pb是this指针
空间上和时间上都付出了代价
- 空间:存储虚函数表指针和虚函数表
- 时间:需要通过虚函数表查找对应函数地址，多调用

class A {public:A() {f();}virtual void f();void g();void h() {f();g();}
};
class B: public A {public:void f();void g();
};
//直到构造函数返回之后，对象方可正常使用
B b;//A::A()，A::f, B::B()
//为什么调用A的f而不是B的？因为A在构造时B还没有构造，此时虚函数表中还是A的f
A* p = &b;
p->f();//B::f，f是动态绑定
p->g();//A::g，g是静态绑定p->h();//A::h，B::f，A::g
//非虚接口，普通函数调用虚函数让普通函数呈现虚函数的特性

class A {public:virtual void f();void g();
};
class B: public A {public:void f() {g();}void g();
};
B b;
A* p = &b;
p->f();//B::f，B::g
//f动态绑定，而g静态绑定是按声明的来
//在编译时就确定调用B的f必然调用B的g
//B的f中相当于B* const this; this->g();

4.final，override

final
- 禁止该函数从基类继承；禁止该函数的重载
override
- 指明该函数是重载的基类中的一个函数

struct B {virtual void f1(int) const;virtual void f2();void f3();virtual void f5(int) final;
};
struct D: B {//继承void f1(int) const override;//正确：f1与基类中的f1匹配；const不能去，否则类型不相同void f2(int) override;//错误：B没有形如f2(int)的函数；去掉override可以编译，但会名隐藏void f3() override;//错误：f3不是虚函数 void f4() override;//错误：B没有名为f4的函数 void f5(int);//错误：B已经将f5声明成final
};

5.纯虚函数和抽象类

5.1纯虚函数(同Java中的接口)

声明时在函数原型后面加上 = 0：virtual int f() = 0;
- Means not there
往往只给出函数声明，不给出实现
- 可以给出实现，在定义函数实现
- 但是不能通过基类对象来直接调用(查不到)

5.2抽象类

至少包含一个纯虚函数
不能用于创建对象：抽象类类似一个接口，提供一个框架
为派生类提供框架，派生类提供抽象基类的所有成员函数的实现
有纯虚函数为什么需要抽象类？
- 不能创建实例
- 只能通过引用或指针来传参数
- 所以能防止对象切片问题

class AbstractClass {public:virtual int f() = 0;
};

5.3应用一

Figure *a[100];//Figure基类，不会被创建出来
//virtual display() = 0;
a[0] = new Rectangle();
a[1] = new Ellipse();
a[2] = new Line();
for (int i = 0; i < num_of_figures; i++){a[i]->display();
}
//基于接口的复用，而不是基于实现的复用

5.3应用二：抽象工厂

Step1：提供Windows GUI类库：WinButton

WinButton* pb = new WinButton();
pb->SetStyle();
WinLabel* pl = new WinLabel();
pl->SetText();

Step2：增加对Mac的支持：MacButton，MacLabel

MacButton* pb = new MacButton();
pb->SetStyle();
MacLabel* pl = new MacLabel();
pl->SetText();

增加对用户跨平台设计的支持

Button* pb = new MacButton();
pb->SetStyle();
Label* pl = new MacLabel();
pl->SetText();//创建工厂
class AbstractFactory {public:virtual Button* CreateButton() = 0;virtual Label* CreateLabel() =0;
};
class MacFactory: public AbstractFactory {//连new操作也抽象
public:MacButton* CreateButton() {return new MacButton;}MacLabel* CreateLabel() {return new MacLabel;}
};
class WinFactory: public AbstractFactory {public:WinButton* CreateButton() {return new WinButton;}WinLabel*   CreateLabel() {return new WinLabel;}
};
class Button;//Abstract Class
class MacButton: public Button {};
class WinButton: public Button {};
class Label;//Abstract Class
class MacLabel: public Label {};
class WinLabel: public Label {};
AbstractFactory* fac;
switch (style) {case MAC:fac = new MacFactory;break;
case WIN:fac = new WinFactory;break;
}
Button* button = fac->CreateButton();
Label* Label = fac->CreateLabel();

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NJU:C++虚函数

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1.类型相容

2.绑定时间

3.虚函数

3.1后期绑定的实现

4.final，override

5.纯虚函数和抽象类

5.1纯虚函数(同Java中的接口)

5.2抽象类

5.3应用一

5.3应用二：抽象工厂

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