C++多态覆盖相关问题解疑(C++多态与覆盖常见问题详解)

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ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 13 #后端开发

C++多态覆盖相关问题解疑

一、C++多态与覆盖的基本概念

在C++中，多态和覆盖是面向对象编程的两大核心概念。多态指的是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力，而覆盖（又称重写）是子类重新定义父类中已有的方法。下面我们来详细探讨这两个概念。

二、多态的实现方法

在C++中，多态的实现核心依存于基类指针或引用指向派生类的对象，通过基类指针或引用调用虚函数时，会基于对象的实际类型来调用相应的函数。以下是多态实现的两种方法：

1. 基类指针或引用指向派生类对象


class Base {
public:
    virtual void Show() {
        cout << "Base class Show function called." << endl;
    }
};
class Derived : public Base {
public:
    void Show() override {
        cout << "Derived class Show function called." << endl;
    }
};
Base* b = new Derived();
b->Show(); // 调用Derived类的Show函数

2. 使用虚函数表（vtable）

在C++中，编译器为每个包含虚函数的类生成一个虚函数表，简称vtable。每个对象都有一个指向其类vtable的指针。当通过基类指针或引用调用虚函数时，程序会基于对象的实际类型查找vtable，并调用相应的函数。

三、多态覆盖相关问题

下面我们来解答一些涉及C++多态覆盖的常见问题。

1. 为什么覆盖函数需要加override关键字？

在C++11及以后的版本中，可以使用override关键字明确告诉编译器当前函数是覆盖基类中的虚函数。这样做的好处是，编译器可以检查基类中是否存在该虚函数，如果不存在，编译器会报错。这有助于缩减因拼写差错或其他原因造成的差错。

2. 覆盖函数可以有不同的返回类型吗？

不可以。覆盖函数的返回类型必须与基类中被覆盖的虚函数的返回类型相同。如果返回类型不同，编译器会报错。

3. 覆盖函数可以有不同的参数列表吗？

不可以。覆盖函数的参数列表必须与基类中被覆盖的虚函数的参数列表相同。如果参数列表不同，编译器会将其视为重载，而不是覆盖。

4. 覆盖函数可以访问基类的私有成员吗？

不可以。覆盖函数无法直接访问基类的私有成员。如果需要访问基类的私有成员，可以通过提供公共的访问器或修改器函数来实现。

5. 构造函数可以重写吗？

不可以。构造函数不能被覆盖。每个类都有自己独特的构造函数，用于初始化对象的成员变量。子类可以定义自己的构造函数，但不能覆盖父类的构造函数。

四、案例分析

下面通过一个案例来分析多态覆盖的相关问题。

案例：计算图形面积

假设我们有一个基类Shape，以及两个派生类Circle和Rectangle。基类Shape包含一个计算面积的虚函数Area()，派生类分别实现了自己的Area()函数。


class Shape {
public:
    virtual double Area() const = 0;
};
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    double Area() const override {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
};
class Rectangle : public Shape {
private:
    double length;
    double width;
public:
    Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {}
    double Area() const override {
        return length * width;
    }
};

现在，我们可以创建一个Shape类型的指针数组，指向不同的图形对象，并计算它们的面积。


Shape* shapes[2];
shapes[0] = new Circle(5.0);
shapes[1] = new Rectangle(4.0, 6.0);
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
    cout << "Area of shape " << i << ": " << shapes[i]->Area() << endl;
}
// 释放内存
delete shapes[0];
delete shapes[1];

在这个例子中，多态允许我们通过基类指针调用正确的方法来计算不同图形的面积。这就是多态覆盖的魅力所在。