C++总结（四）

一、多态

1.多态的概念
多态:同一个事物，在不同场景下表现出的不同的状态
2.多态的分类

静态多态(早绑定，静态联编): 在编译期间，根据所传递的实参类型或者实例化的类型,来确定到底应该调用那个函数即:在编译期间确定了函数的行为—函数重载、模板
动态多态(晚绑定,动态联编):在程序运行时，确定具体应该调用那个函数

3.动态多态的实现条件-- -在继承的体系中

虚函数&重写:基类中必须包含有虚函数(被virtual修饰的成员函数)，派生类必须要对基类的虚函数进行重写
关于虚函数调用:必须通过基类的指针或引用调用虚函数
体现:在程序运行时，基类的指针或引用指向那个子类的对象，就会调用那个子类的虚函数

4.重写

1.基类中的函数一定是虚函数
2.派生类虚函数必须与基类虚函数的原型一致：返回值类型函数名字(参数列表)

例外:
a、协变–基类虚函数返回值基类的指针或引用
派生类虚函数返回派生类的指针或引用基类虚函数和派生类虚函数的返回值类型可以不同
b、析构函数:如果将基类中析构函数设置成虚函数,派生类的析构函数提供，两个析构函数就可以构成重写；两个析构函数名字不同

3.基类虚函数可以和派生类虚函数的访问权限不一-样
4、为了让编译器在编译期间帮助用户检测是否重写成功，C+ +11提供非常有用的关键字

1、override:专门]让编译帮助用户检测派生类是否成功重写了基类的虚函数
如果重写成功:编译通过
如果重写失败:编译失败
2、 final:如果用户不想要子类重写基类的虚函数,可以使用final修饰该关键字

注意:同名隐藏和重写是两个不同的概念,不能说同名隐藏是一种特殊的重写

5、多态的实现原理
编译器在编译时会将类中的虚函数按照一定的规则存储在虚表中，在创建对象时，只需要将虚表的地址存储在对象的前四个字节
a、虚表构建过程
1、基类：编译器按照各个虚函数在类中声明的先后次序依次将虚函数保存在虚表中
在这里插入图片描述
2.子类虚表的构建过程

a.将基类虚表中内容拷贝一份到子类虚表中
b.如果子类重写了基类中那个虚函数，编译器会用子类自己虛函数的地址覆盖相同偏移量位置的基类虚函数地址
c.如果派生类新增加自己的虚函數，编译器会将派生类新增加的虚函数按照其在派生类中的声明次序依次放在虚表的最后

b、虚函数调用原理

<1>虛函数调用
1.如果虚函数是通过基类对象直接调用----多态的条件没有完全完满—直接调用基类的虚函数
2.如果虚函数是通过基类的指针或引用调用—多态的条件已经满足
<2> 虚函数调用步骤:
a.从对象前4个字节中获取虚表的地址(找虚表)
b. 从虚表中获取当前虚函数的入口地址
C. 虚函数传参
d. 调用虚函数

6、多态缺陷:
1.类会背负一份比较大的虚表，浪费空间
2.虚函数比常规函数调用速度慢-- -因为虚函数需要一步一步的找虚函数的地址— 会降低程序运行的效率
7、抽象类:
1>.抽象类的概念：将包含有纯虚函数的类称为抽象类，纯虚函数—在基类中定义虚函数时，如果该虚函数的行为无法确定，只需要给出该虚函数接口=0
2>.抽象类的特性
抽象类不能实例化对象----抽象类可以将其看成是一个不完整的类
子类必须要对基类中纯虚函数进行重写，才可以创建对象，否则：子类也是一个抽象类

二、智能指针

1.为什么需要有智能指针?
指针:灵活缺陷:用户动态申请资源- - -通过指针接收手动释放— >容易被遗忘掉|I代码丑陋
能否让动态自动去进行释放
2.什么是RAII?
资源获取即初始化—在C++中，创建对象或销毁对象时,编译器会自动调用构造函数完成对象初始化,会自动调用析构函数完成对象中资源的清理工作
3.如果让你设计智能指针，都需要实现哪些方法?
智能指针主要职责:帮助用户管理资源，并在合适的时机释放资源

智能指针:
1>.包含一个指针—>T*(可以通过模板方式)
2>. RAII:构造中将用户的资源进行接收，在析构中将资源释放掉
3>.让智能指针的对象具有指针类似的行为—operator*() / operator->()
4>.解决浅拷贝问题:用户必须显式实现拷贝构造函数以及赋值运算符重载

4.各个智能指针的实现原理以及区别

auto_ptr: RAII + operator*0/operator->() +解决浅拷贝的方式

解决浅拷贝方式:
1.资源的转移auto_ptr ap1(new int); auto_ptr ap2(ap1); ap1将其管理的资源直接转移ap2,然后ap1与资源完全断---->效果:可能让一个资源只释放一次，
那个对象最终拥有资源，那个对象进行释放缺陷: ap1和ap2不能同时拥有资源
2.资源管理权的转移(只转移资源释放的权利，而需要对资源断开关联
在类中增加bool类型的成员变量:
owner–>true: 表示当前对象在其声明周期结束时，必须要释放资源
false:表示当前对象不能释放资源
ap1和ap2共享同一份资源，ap1没有与资源断开联系，解决方式1中的缺陷:
新的缺陷:可能会造成野指针
void TestPtr() {
auto_ ptr ap1(new int); // owner true
if(true)
auto ptr ap2(ap1); // ap1:owner false ap2:owner true //ap1没有与资源断开联系出了if的块,ap2对象将要被销毁，其在销毁时已经将空间释放,ap1根本不知道资源已经被释放掉ap1实际已经是一个野指针
*ap1 = 10; .//此时ap1已经是野指针–继续访问其关联的空间，会引起代码崩溃
}

C++11—又将实现原理退回到方式1
标准委员会建议:什么情况下都不要使用auto ptr

unique_ ptr: 一个资源只能被一个unique_ ptr类型的对象进行管理，禁止多个对象之间共享资源
实现原理: RAII + operator*()/operator->() +防拷贝

防拷贝:
C++98:只需要将拷贝构造函数以及赋值运算符重载只声明不定义&必须将其访问限定符设置为private
C++11:只需要在拷贝构造函数和赋值运算符重载= delete (说明: =delete编译器不要生成默认的拷贝构造以及赋值运算符重载)
unique_ ptr可以正常使用，唯一不足之处: 不能共享资源

shared_ ptr:因为unique_ptr不能满足所有的场景，因此提供shared_ptr
实现原理: RAII + operator*()/operator->() +解决浅拷贝方式

解决浅拷贝方式:采用引用计数的方式解----引用计数:资源被共享的对象的个数引用计数的方式:
1、普通类型的整形成员变----不可以:计数需要被多个对象共享，每个对象中都包含一个计数，如果一个对象将计数更改，并不会影响其他的对象
2、静态整形成员变----不可以:静态成员变量是所有类对象共享，引用计数并不是所有对象共享，引用计数记录的是使用资源的对象个数，引用计数应该是和资源挂钩，有多少分资源就应该有多少个计数,共享同一份资源的对象之间共享同一份计数
3、整形的指针
优点:大部分场景都可以处理
缺陷:可能会存在循环引用问题

循环引用：
1.什么是循环引用
- 1、node1和node2两个智能指针对象指向两个节点，引用计数变成1，我们不需要手动delete。
- 2、node1的_next指向node2，node2的_prev指向node1，引用计数变成2。
- 3、node1和node2析构，引用计数减到1，但是_next还指向下一个节点。但是_prev还指向上一个节点。
- 4、也就是说_next析构了，node2就释放了。
- 5、也就是说_prev析构了，node1就释放了。
- 6、但是_next属于node的成员，node1释放了，_next才会析构，而node1由_prev管理，_prev属于node2成员，所以这就叫循环引用，谁也不会释放。
  
  2.循环引用会造成什么后果
  资源没有释放–到引起资源泄漏
  3.循环引用如何解决
  解决方式：在引用计数的场景下，把节点中的_pre和_next改成weak_ptr就可以了
  weak_ptr：
  1）实现原理：RAII+具有指针类似操作+引用计数
  2）作用：配合shared_ptr，解决其循环引用问题
  3）注意：weak_ptr对象不能独立管理资源
定制删除器:
1、为什么要定制删除器:
资源的种类比较多，不同类型的资源应该选择合适的方式进行释放，因此智能指针的析构函数中不能将资源的释放方式写死，不同类型的资源就会采用同一种方式进行释放而引起代码崩溃
2、定制方式:在实现智能指针时，给用户预留选择释放方式的接口
1.多给一个模板类型的参数
2.可以通过参数
具体实现: 1. 函数指针2. 仿函数3. lambda表达式