面试题：C++ 多态如何助力代码扩展性之实例分析

定义基类：
```
class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0;
};
```
这里定义了一个抽象基类 Shape，其中包含一个纯虚函数 draw()。纯虚函数使得 Shape 类成为抽象类，不能被实例化，其目的是为所有具体的图形类提供一个统一的接口。

定义具体图形类：

圆形：

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

矩形：

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
    }
};

三角形：

class Triangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a triangle." << std::endl;
    }
};

这些具体的图形类都继承自 Shape 类，并实现了 draw() 函数。override 关键字用于显式表明该函数是重写基类的虚函数，增加代码的可读性和可维护性。

使用多态：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<Shape*> shapes;
    shapes.push_back(new Circle());
    shapes.push_back(new Rectangle());
    shapes.push_back(new Triangle());

    for (const auto& shape : shapes) {
        shape->draw();
    }

    for (const auto& shape : shapes) {
        delete shape;
    }

    return 0;
}

在 main 函数中，创建了一个 Shape 指针的向量。将不同具体图形类的对象指针加入到这个向量中。通过遍历这个向量，调用 draw() 函数，根据指针实际指向的对象类型，调用相应图形类的 draw() 函数，这就是多态的体现。

多态如何让添加新图形变得容易：
- 代码修改量小：若要添加新图形，比如 Square。只需定义一个新的类 Square 继承自 Shape 类，并实现 draw() 函数。
```
class Square : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a square." << std::endl;
    }
};
```
- 不影响现有代码：在 main 函数中，只需像添加其他图形一样，将 Square 对象的指针加入到 shapes 向量中，而无需修改现有图形类的代码和 draw() 函数调用的逻辑。
```
int main() {
    std::vector<Shape*> shapes;
    shapes.push_back(new Circle());
    shapes.push_back(new Rectangle());
    shapes.push_back(new Triangle());
    shapes.push_back(new Square());

    for (const auto& shape : shapes) {
        shape->draw();
    }

    for (const auto& shape : shapes) {
        delete shape;
    }

    return 0;
}
```
这样，通过多态，添加新图形变得简单且不会对现有代码造成较大影响，提高了代码的扩展性。

上述代码使用了动态内存分配，在实际应用中可以考虑使用智能指针来管理内存，以避免内存泄漏。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
    }
};

class Triangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a triangle." << std::endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a square." << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes;
    shapes.emplace_back(std::make_unique<Circle>());
    shapes.emplace_back(std::make_unique<Rectangle>());
    shapes.emplace_back(std::make_unique<Triangle>());
    shapes.emplace_back(std::make_unique<Square>());

    for (const auto& shape : shapes) {
        shape->draw();
    }

    return 0;
}

这样使用智能指针 std::unique_ptr 可以自动管理对象的生命周期，避免手动释放内存可能带来的错误。

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