C++的三大特性封装、继承和多态

时间 2019-11-24

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封装可使得代码模块化，继承能够扩展已存在的代码，他们的目的都是为了代码重用。而多态的目的则是为了接口重用ios

封装：封装是在设计类的一个基本原理，是将抽象获得的数据和行为（或功能）相结合，造成一个有机的总体，也就是将数据与对数据进行的操做进行有机的结合，造成“类”，其中数据和函数都是类的成员。c++
继承：若是一个类别B“继承自”另外一个类别A，就把这个B称为“A的子类”，而把A称为“B的父类别”也能够称“A是B的超类”。继承可使得子类具备父类别的各类属性和方法，而不须要再次编写相同的代码。在令子类别继承父类别的同时，能够从新定义某些属性，并重写某些方法，即覆盖父类别的原有属性和方法，使其得到与父类别不一样的功能。编程
1. 访问权限模块化
  - public：父类对象内部、父类对象外部、子类对象内部、子类对象外部均可以访问。
  - protected:父类对象内部、子类对象内部能够访问，父类对象外部、子类对象外部都不可访问。
  - private：父类对象内部能够访问，其余都不能够访问。
  |访问对象|public|protected|private|
  |-|-|-|-|
  |父类|可见|可见|可见|
  |子类|可见|可见|不可见|
  |父类外部|可见|不可见|不可见|
  |子类外部|可见|不可见|不可见|函数
2. 继承方式
  ps.三种继承方式不影响子类对父类的访问权限，子类对父类只看父类的访问控制权。继承方式是为了控制子类(也称派生类)的调用方(也叫用户)对父类(也称基类)的访问权限。public、protected、private三种继承方式，至关于把父类的public访问权限在子类中变成了对应的权限。如protected继承，把父类中的public成员在本类中变成了protected的访问控制权限；private继承，把父类的public成员和protected成员在本类中变成了private访问控制权。优化
  
  ps.友元是类级别的，不存在继承的问题。设计
多态：多态性能够简单地归纳为“一个接口，多种方法”，程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。多态(polymorphism)，字面意思多种形状。指针
1. 静态多态：静态多态也称为静态绑定或早绑定。编译器在编译期间完成的，编译器根据函数实参的类型(可能会进行隐式类型转换)，可推断出要调用那个函数，若是有对应的函数就调用该函数，不然出现编译错误。调试
  - 函数重载code
    
    编译器根据函数不一样的参数表，对同名函数的名称作修饰，而后这些同名函数就成了不一样的函数（至少对于编译器来讲是这样的）。函数的调用，在编译器间就已经肯定了，是静态的。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定）。
  - 泛型编程
    
    泛型编程就是指编写独立于特定类型的代码，泛型在C++中的主要实现为模板函数和模板类。
    泛型的特性：
```
1. 函数模板并非真正的函数，它只是C++编译生成具体函数的一个模子。
  1. 函数模板自己并不生成函数，实际生成的函数是替换函数模板的那个函数，好比上例中的add(sum1,sum2)，这种替换是编译期就绑定的。
  3. 函数模板不是只编译一份知足多重须要，而是为每一种替换它的函数编译一份。
  4. 函数模板不容许自动类型转换。
  5. 函数模板不能够设置默认模板实参。好比template <typename T=0>不能够。
```
2. 动态多态
  c++的动态多态是基于虚函数的。对于相关的对象类型，肯定它们之间的一个共同功能集，而后在基类中，把这些共同的功能声明为多个公共的虚函数接口。各个子类重写这些虚函数，以完成具体的功能。客户端的代码（操做函数）经过指向基类的引用或指针来操做这些对象，对虚函数的调用会自动绑定到实际提供的子类对象上去。
3. 宏多态（？）
  带变量的宏能够实现一种初级形式的静态多态：
```
#include <iostream>
#include <string>

// 定义泛化记号：宏ADD
#define ADD(A, B) (A) + (B);

int main()
{
    int i1(1), i2(2);
    std::string s1("Hello, "), s2("world!");
    int i = ADD(i1, i2);                        // 两个整数相加
    std::string s = ADD(s1, s2);                // 两个字符串“相加”
    std::cout << "i = " << i << "/n";
    std::cout << "s = " << s << "/n";
}
```
4. 动态多态和静态多态的比较
  1. 静态多态
    - 优势：
      1. 因为静多态是在编译期完成的，所以效率较高，编译器也能够进行优化；
      2. 有很强的适配性和松耦合性，好比能够经过偏特化、全特化来处理特殊类型；
      3. 最重要一点是静态多态经过模板编程为C++带来了泛型设计的概念，好比强大的STL库。
    - 缺点：
      1. 因为是模板来实现静态多态，所以模板的不足也就是静多态的劣势，好比调试困难、编译耗时、代码膨胀、编译器支持的兼容性不可以处理异质对象集合
  2. 动态多态
    - 优势：
      1. OO设计，对是客观世界的直觉认识；
      2. 实现与接口分离，可复用
      3. 处理同一继承体系下异质对象集合的强大威力
    - 缺点：
      1. 运行期绑定，致使必定程度的运行时开销；
      2. 编译器没法对虚函数进行优化
      3. 笨重的类继承体系，对接口的修改影响整个类层次；
  3. 不一样点：
    - 本质不一样，迟早绑定。静态多态在编译期决定，由模板具现完成，而动态多态在运行期决定，由继承、虚函数实现；
    - 动态多态中接口是显式的，以函数签名为中心，多态经过虚函数在运行期实现，静态多台中接口是隐式的，以有效表达式为中心，多态经过模板具如今编译期完成
  4. 相同点：
    - 都可以实现多态性，静态多态/编译期多态、动态多态/运行期多态；
    - 都可以使接口和实现相分离，一个是模板定义接口，类型参数定义实现，一个是基类虚函数定义接口，继承类负责实现；