C++多态性与虚函数解析：指针悬挂问题

"指针悬挂问题-c++课件 多态性与虚函数" 在C++编程语言中，指针悬挂问题通常发生在处理含有指针成员的类时，尤其是在使用默认的赋值运算符时。这个问题涉及到对象之间的赋值操作以及内存管理。当一个对象赋值给另一个对象时，如果类中包含指向动态分配内存的指针，那么默认的赋值运算符可能不会正确处理这些指针，导致"悬挂指针"的情况。在示例5.9中，STRING类有一个指向字符数组的指针ptr。如果没有自定义赋值运算符，当一个STRING对象赋值给另一个时，ptr的原始内存可能被释放，而指针仍然指向那块已释放的内存，这将导致未定义的行为。 多态性是面向对象编程的核心特性，它允许不同类型的对象对同一消息作出响应。C++中的多态性主要通过以下四种方式实现： 1. 参数多态：利用函数模板和类模板，可以在编译时创建不同类型的实例，实现多态性。 2. 包含多态：通过使用虚函数，使得子类可以覆盖基类的同名函数，实现运行时的多态。当一个基类指针或引用指向子类对象时，调用虚函数会根据实际的对象类型来执行相应的实现。 3. 重载多态：通过函数重载（多个同名但参数列表不同的函数）和运算符重载，可以在编译时根据传入的参数类型选择合适的函数或运算符执行。 4. 强制多态：通过显式类型转换，可以强制调用不同类型的对象的方法，但这通常不是推荐的做法，因为可能会隐藏类型信息，导致错误。 多态的实现分为编译时多态和运行时多态： - 编译时多态主要通过函数重载和运算符重载实现，这是静态联编的过程，编译器在编译阶段就能确定调用哪个函数。 - 运行时多态主要通过虚函数实现，这是动态联编的过程，决定调用哪个函数的决定延迟到程序运行时，根据对象的实际类型进行。 对于类中包含指针的问题，为避免指针悬挂，应自定义赋值运算符（拷贝构造函数也应一同考虑），确保正确处理指针所指向的内存，通常采取"深拷贝"策略。深拷贝会为指针指向的数据分配新的内存并复制数据，而不是简单地复制指针。这样，即使源对象被销毁，目标对象的指针仍然有效，从而避免了悬挂指针问题。 在多态性中，虚函数是运行时多态的关键，它可以使得基类指针调用子类的覆盖函数，从而实现动态绑定。虚函数必须在基类中声明，并且在派生类中可以重新定义，以实现特定的子类行为。虚函数的存在使得我们可以编写更通用的代码，提高代码的可复用性和扩展性。 例如，在复数运算的场景中，如果不支持多态，我们不能直接用复数类对象进行算术运算。为了解决这个问题，我们可以为复数类定义重载的运算符，如`+`，使得两个复数对象可以直接相加。如果复数类有虚函数，我们甚至可以创建更复杂的复数类层次结构，每个子类都可以有自己的加法实现，而所有这些对象都可以用同样的加法操作符进行计算，这就是多态性的力量。