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【C++初学】C++核心编程技术详解（三）：多态与文件操作

news 来源：原创 2025/5/26 12:48:49

6. 多态

多态是面向对象的三大特性之一，允许派生类重写基类的虚函数。

6.1 多态的基本概念

示例代码：

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "小猫在说话" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }
};

void DoSpeak(Animal &animal) {
    animal.speak();
}

void test01() {
    Cat cat;
    DoSpeak(cat);
    Dog dog;
    DoSpeak(dog);
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述
多态案例：实现计算器类

//普通实现
class Calculator {
public:
	int getResult(string oper)
	{
		if (oper == "+") {
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-") {
			return m_Num1 - m_Num2;
		}
		else if (oper == "*") {
			return m_Num1 * m_Num2;
		}
		//如果要提供新的运算，需要修改源码
	}
public:
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};
void test01()
{
	//普通实现测试
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;
	cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
	cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点：代码组织结构清晰，可读性强，利于前期和后期的扩展以及维护
class AbstractCalculator
{
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};
//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};
//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};
//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};
void test02()
{
	//创建加法计算器
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() <<endl;
	delete abc; //用完了记得销毁
	//创建减法计算器
	abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() <<endl;
	delete abc;
	//创建乘法计算器
	abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() <<endl;
	delete abc;
}
int main() {
	//test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

6.2 纯虚函数和抽象类

纯虚函数是抽象类中的一种特殊函数，没有实现。
示例代码：

class Base {
public:
    virtual void func() = 0;
};

class Son : public Base {
public:
    void func() override {
        cout << "func调用" << endl;
    }
};

void test01() {
    Base *base = new Son;
    base->func();
    delete base;
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

6.3 多态案例：制作饮品

示例代码：
在这里插入图片描述

class AbstractDrinking {
public:
    virtual void Boil() = 0;
    virtual void Brew() = 0;
    virtual void PourInCup() = 0;
    virtual void PutSomething() = 0;
    void MakeDrink() {
        Boil();
        Brew();
        PourInCup();
        PutSomething();
    }
};

class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
    void Boil() override {
        cout << "煮农夫山泉!" << endl;
    }
    void Brew() override {
        cout << "冲泡咖啡!" << endl;
    }
    void PourInCup() override {
        cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
    }
    void PutSomething() override {
        cout << "加入牛奶!" << endl;
    }
};

class Tea : public AbstractDrinking {
public:
    void Boil() override {
        cout << "煮自来水!" << endl;
    }
    void Brew() override {
        cout << "冲泡茶叶!" << endl;
    }
    void PourInCup() override {
        cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
    }
    void PutSomething() override {
        cout << "加入枸杞!" << endl;
    }
};

void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
    drink->MakeDrink();
    delete drink;
}

void test01() {
    DoWork(new Coffee);
    cout << "--------------" << endl;
    DoWork(new Tea);
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

6.4 虚析构和纯虚析构

虚析构函数允许通过基类指针释放派生类对象。
示例代码：

class Animal {
public:
    virtual void Speak() = 0;
    virtual ~Animal() = 0;
};

Animal::~Animal() {
    cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}

class Cat : public Animal {
public:
    Cat(string name) {
        m_Name = new string(name);
    }
    void Speak() override {
        cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
    }
    ~Cat() {
        cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
        if (this->m_Name != NULL) {
            delete m_Name;
            m_Name = NULL;
        }
    }
    string *m_Name;
};

void test01() {
    Animal *animal = new Cat("Tom");
    animal->Speak();
    delete animal;
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

6.5 多态案例：电脑组装

示例代码：

#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
	//抽象的计算函数
	virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
	//抽象的显示函数
	virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory
{
public:
	//抽象的存储函数
	virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
	Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
	{
		m_cpu = cpu;
		m_vc = vc;
		m_mem = mem;
	}
	//提供工作的函数
	void work()
	{
		//让零件工作起来，调用接口
		m_cpu->calculate();
		m_vc->display();
		m_mem->storage();
	}
	//提供析构函数 释放3个电脑零件
	~Computer()
	{
		//释放CPU零件
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}
		//释放显卡零件
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
		}
		//释放内存条零件
		if (m_mem != NULL)
		{
			delete m_mem;
			m_mem = NULL;
		}
	}
private:
	CPU* m_cpu; //CPU的零件指针
	VideoCard* m_vc; //显卡零件指针
	Memory* m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};
class IntelMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};
class LenovoMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01()
{
	//第一台电脑零件
	CPU* intelCpu = new IntelCPU;
	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory* intelMem = new IntelMemory;
	cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
	//创建第一台电脑
	Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
	computer1->work();
	delete computer1;
	cout << "-----------------------" << endl;
	cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
	//第二台电脑组装
	Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new
		LenovoMemory);;
	computer2->work();
	delete computer2;
	cout << "-----------------------" << endl;
	cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
	//第三台电脑组装
	Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new
		LenovoMemory);;
	computer3->work();
	delete computer3;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

7. 文件操作

文件操作允许程序将数据持久化到磁盘。

7.1 文本文件

打开方式 解释
ios::in 为读文件而打开文件
ios::out 为写文件而打开文件
ios::ate 初始位置：文件尾
ios::app 追加方式写文件
ios::trunc 如果文件存在先删除，再创建
ios::binary 二进制方式
C++中对文件操作需要包含头文件 < fstream >
文件类型分为两种：

  1. 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
  2. 二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们
    操作文件的三大类:
  3. ofstream：写操作
  4. ifstream： 读操作
  5. fstream ： 读写操作
    5.1文本文件
    5.1.1写文件
    写文件步骤如下：
  6. 包含头文件
    #include <fstream>
  7. 创建流对象
    ofstream ofs;
  8. 打开文件
    ofs.open(“文件路径”,打开方式);
  9. 写数据
    ofs << “写入的数据”;
  10. 关闭文件
    ofs.close();
    文件打开方式：
    注意： 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符
    例如：用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out
7.1.1 写文件

示例代码：

#include <fstream>
void test01() {
    ofstream ofs;
    ofs.open("test.txt", ios::out);
    ofs << "姓名：张三" << endl;
    ofs << "性别：男" << endl;
    ofs << "年龄：18" << endl;
    ofs.close();
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

7.1.2 读文件

示例代码：

#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open("test.txt", ios::in);
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}
	//第一种方式
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs >> buf)
	//{
	// cout << buf << endl;
	//}
	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
	//{
	// cout << buf << endl;
	//}
	//第三种
	//string buf;
	//while (getline(ifs, buf))
	//{
	// cout << buf << endl;
	//}
	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)
	{
	
			cout << c;
	}
	ifs.close();
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

在这里插入图片描述

7.2.2 读文件
示例代码：

#include <fstream>
class Person {
public:
    char m_Name[64];
    int m_Age;
};

void test01() {
    ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
    if (!ifs.is_open()) {
        cout << "文件打开失败" << endl;
        return;
    }
    Person p;
    ifs.read((char *)&p, sizeof(p));
    cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
    ifs.close();
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

总结

本专题详细介绍了C++面向对象编程的核心概念，包括内存分区模型、引用、函数、类和对象、继承、多态以及文件操作。通过丰富的代码示例和详细的讲解，帮助你深入理解C++面向对象编程的精髓。希望这篇文章能成为你学习C++的有力工具，帮助你在编程的道路上更进一步！

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