《多态性与虚函数》PPT课件.ppt

第6章多态性与虚函数 多态性的概念虚函数纯虚函数与抽象类 数学科学学院 汪小平wxiaoping325 一 多态性的概念 观察下图 识别其中所使用的元素 一 多态性的概念 classNode public voidDraw Graphics 一 多态性的概念 classShape public voidDraw Graphics 修改后的类结构 具有抽象类 一 多态性的概念 考虑这些图形元素的存储方式 Shapem graph N 一 多态性的概念 Shape m graph N for inti 0 iDraw graph 考虑下面这段程序 它的输出结果可能会是怎样的 怎么区分指针存储的是哪一类对象地址 Shape m graph N for inti 0 iDraw graph else Staff m graph i Draw graph 一 多态性的概念 这种编程方式不简洁 程序可读性不强 可以使用C 提供的虚函数 这样使得代码非常简单 classShape public virtualvoidDraw Graphics 一 多态性的概念 Shape m graph N for inti 0 iDraw graph 程序在运行时自动识别指针所指向的对象类型 从而调用该对象重写的虚函数 实现运行时的多态性 多态性分两种 静态多态性和动态多态性 程序在编译时就能确定应该调用哪个函数 称为静态 或编译时的 多态性 比如 函数重载和运算符重载 程序在运行过程中才能动态地确定操作所针对的对象 称为动态多态性 这时通过虚函数实现 二 虚函数 虚函数是动态绑定的基础 虚函数是非静态的成员函数 静态成员函数 内置成员函数和构造函数都不能说明为虚函数 声明方式 在函数原型之前写virtual 但函数实现时不能再写 具有继承性 基类中声明了虚函数 派生类中无论是否说明 同原型函数都自动为虚函数 虚函数本质 不是重载 屏蔽 而是覆盖 调用方式 通过基类指针或引用 执行时会根据指针指向的对象的类类型 决定调用哪个函数 二 虚函数 includeusingnamespacestd classB0 基类B0声明 public 外部接口virtualvoiddisplay 虚成员函数 cout B0 display endl classB1 publicB0 公有派生 public voiddisplay cout B1 display endl 二 虚函数 classD1 publicB1 公有派生 public voiddisplay coutdisplay voidmain 主函数 B0b0 p 声明基类对象和指针B1b1 声明派生类对象D1d1 声明派生类对象p 调用类 函数成员 二 虚函数 再谈静态关联与动态关联 include includeusingnamespacestd classComplex public Complex Complex double Complex double double operatordouble friendComplexoperator Complex intmain Complexc1 3 4 c2 5 10 c3 doubled d 2 5 c1 cout d endl c3 c1 c2 cout c3 c3 c1 2 5 cout c3 c3 2 5 c1 cout c3 c3 2 5 3 5 cout c3 return0 二 虚函数 include includeusingnamespacestd classFigure 定义基类figure public voidSetValue doublei doublej 0 x i y j virtualvoidShowArea cout Noareadefinedforthisclass n protected doublex y 二 虚函数 classTriangle publicFigure 定义派生类triangle public voidShowArea 定义虚函数的不同版本 cout Trainglehasanareaof x 0 5 y n classRectangle publicFigure 定义派生类rectangle public voidShowArea 定义虚函数的不同版本 cout Rectanglehasanareaof x y n 二 虚函数 classCircle publicFigure 定义派生类circle public voidShowArea 定义虚函数的不同版本 cout Circlehasanareaof 3 14159 x x endl intmain Figure a 4 for inti 0 i 4 i switch rand 4 case0 a i newFigure break 二 虚函数 case1 a i newTriangle break case2 a i newRectangle break case3 a i newCircle break a i SetValue 4 5 for inti 0 iShowArea for inti 0 i 4 i deletea i return0 二 虚函数 特别强调 使用虚函数实现运行时多态性的关键在于 必须通过基类指针访问这些函数 一旦一个函数定义为虚函数 无论它传下多少层 一直保持为虚函数 如果在派生类中没有重写虚函数 则在调用它时 使用最近基类中定义的函数版本 一般情况下 可将各层次类中具有共性的成员函数 但表现形式不一样的函数 定义为虚函数 某个类特有的成员没有必要说明为虚函数 二 虚函数 虚析构函数 何时需要虚析构函数 当你可能通过基类指针删除派生类对象时 includeusingnamespacestd classPoint public Point cout ExcutingPointdestructor endl classCircle publicPoint public Circle cout ExcutingCircledestructor endl intmain Point p newCircle deletep return0 这种普通析构函数可能会产生什么隐患 二 虚函数 includeusingnamespacestd classPoint public virtual Point cout ExcutingPointdestructor endl classCircle publicPoint public Circle cout ExcutingCircledestructor endl intmain Circle cp newCircle deletecp Point p newCircle deletep return0 一个好习惯 无论什么时候 都把析构函数声明为虚析构函数 特别是基类 三 纯虚函数与抽象类 纯虚函数是定义在基类中的一种成员函数 只给出函数原型 没有任何定义 这样的函数就叫做纯虚函数 纯虚函数的存在 使得任何派生类都必须定义自己的函数版本 否则 在编译时给出错误信息 纯虚函数定义的一般形式为 virtual返回值类型函数名 形参列表 0 带有纯虚函数的类称为抽象类 抽象类不能实例出对象 但可以声明指针 三 纯虚函数与抽象类 抽象类的作用抽象类为抽象和设计的目的而声明 将有关的数据和行为组织在一个继承层次结构中 保证派生类具有要求的行为 对于暂时无法实现的函数 可以声明为纯虚函数 留给派生类去实现 比如图类中的Figure的面积 体积 描绘等等 注意抽象类只能作为基类来使用 不能声明抽象类的对象 构造函数不能是虚函数 析构函数可以是虚函数 三 纯虚函数与抽象类 includeusingnamespacestd classB0 抽象基类B0声明 public 外部接口virtualvoiddisplay 0 纯虚函数成员 classB1 publicB0 公有派生 public voiddisplay cout B1 display endl 虚函数 三 纯虚函数与抽象类 classD1 publicB1 公有派生 public voiddisplay coutdisplay intmain 主函数 B0 p 声明抽象基类指针B1b1 声明派生类对象D1d1 声明派生类对象p 习题 2 5完成在作业本上