多態(tài)性和虛函數(shù)

關(guān)于多態(tài)性和虛函數(shù)第一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日多態(tài)性

不同的對(duì)象接收到相同的消息時(shí)產(chǎn)生多種完全不同的行為的現(xiàn)象稱為多態(tài)性。

C++支持兩種多態(tài)性:編譯時(shí)的多態(tài)性和運(yùn)行時(shí)多態(tài)性。編譯時(shí)的多態(tài)性使用重載來(lái)獲得，運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過(guò)使用繼承和虛函數(shù)獲得。C++語(yǔ)言中，重載包括函數(shù)重載和運(yùn)算符重載。第二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.1運(yùn)算符重載6.1.1運(yùn)算符重載概述6.1.2用成員函數(shù)重載運(yùn)算符6.1.3用友元函數(shù)重載運(yùn)算符6.1.4幾個(gè)常用運(yùn)算符的重載第三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.1.1運(yùn)算符重載概述1.運(yùn)算符重載定義C++中預(yù)定義的運(yùn)算符的操作對(duì)象只能是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，運(yùn)算符重載是對(duì)運(yùn)算符進(jìn)行重新定義，賦予已有符號(hào)新功能的要求。不能重載的運(yùn)算符是：(1)成員訪問(wèn)運(yùn)算符.(2)作用域運(yùn)算符∷(3)條件運(yùn)算符?:(4)成員指針運(yùn)算符*(5)編譯預(yù)處理命令的開(kāi)始符號(hào)#第四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.運(yùn)算符重載的規(guī)則

⑴

C++中的運(yùn)算符除了少數(shù)幾個(gè)以外，幾乎全部可以重載，程序員不能定義新的運(yùn)算符，只能重載已有的這些運(yùn)算符。⑵重載之后運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性都不能改變。⑶運(yùn)算符重載是針對(duì)新類(lèi)型數(shù)據(jù)的實(shí)際需要，對(duì)原有運(yùn)算符進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁?.運(yùn)算符重載的形式運(yùn)算符重載可以使用成員函數(shù)和友元函數(shù)兩種形式。運(yùn)算符重載的實(shí)質(zhì)就是函數(shù)重載。第五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.1.2用成員函數(shù)重載運(yùn)算符

在類(lèi)定義體中聲明運(yùn)算符函數(shù)的形式為:typeoperator＠(參數(shù)表)其中＠為運(yùn)算符符號(hào)若運(yùn)算符是一元的，則參數(shù)表為空，此時(shí)當(dāng)前對(duì)象作為此運(yùn)算符的單操作數(shù)；若運(yùn)算符是二元的，則參數(shù)表中有一個(gè)操作數(shù)，此時(shí)當(dāng)前對(duì)象作為此運(yùn)算符的左操作數(shù)，參數(shù)表中的操作數(shù)作為此運(yùn)算符的右操作數(shù)。運(yùn)算符函數(shù)的定義如下：type類(lèi)名::operator＠（參數(shù)表）{//運(yùn)算符處理程序代碼}重載運(yùn)算符的使用方法同原運(yùn)算符一樣，只是它的操作數(shù)一定要是定義它的特定類(lèi)的對(duì)象。第六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.1】用成員函數(shù)重載運(yùn)算符+#include<iostream.h>classpoint{private:floatx,y;public:point(floatxx=0,floatyy=0){x=xx;y=yy;}floatget_x(){returnx;}floatget_y(){returny;}pointoperator+(pointq); //重載運(yùn)算符“+”};pointpoint::operator+(pointq){returnpoint(x+q.x,y+q.y);}voidmain(){pointp1(3,3),p2(2,2),p3; //聲明point類(lèi)的對(duì)象

p3=p1+p2;或p1.operator+(p2) //兩點(diǎn)相加

cout<<"p1+p2:x="<<p3.get_x()<<",y="<<p3.get_y()<<endl;}第七頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.2】用成員函數(shù)重載運(yùn)算符++#include<iostream.h>pointpoint::operator++()classpoint{{++x;private:++y; floatx,y;return*this;public:} point(floatxx=0,floatyy=0){x=xx;y=yy;} floatget_x(){returnx;} floatget_y(){returny;}pointoperator++(); //重載前置運(yùn)算符“++”};voidmain(){pointp1(10,10);

++p1;或cout<<"p1:x="<<p1.get_x()<<",y="<<p1.get_y()<<endl;}第八頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.1.3用友元函數(shù)重載運(yùn)算符friendtypeoperator＠(參數(shù)表);注意友元函數(shù)不屬于任何類(lèi)，它沒(méi)有this指針，這與成員函數(shù)完全不同。若運(yùn)算符是一元的，則參數(shù)表中有一個(gè)操作數(shù)；若運(yùn)算符是二元的，則參數(shù)表中有兩個(gè)操作數(shù)。友元運(yùn)算符函數(shù)與成員運(yùn)算符函數(shù)的主要區(qū)別在其參數(shù)個(gè)數(shù)不同。友元運(yùn)算符函數(shù)的定義如下：typeoperator＠

(參數(shù)表){//運(yùn)算符處理程序代碼}第九頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.3】用友員函數(shù)重載運(yùn)算符+#include<iostream.h>classpoint{private:floatx,y;public:point(floatxx=0,floatyy=0){x=xx;y=yy;}floatget_x(){returnx;}floatget_y(){returny;}friendpointoperator+(pointp1,pointp2); //重載運(yùn)算符“+”};pointoperator+(pointp1,pointp2){returnpoint(p1.x+p2.x,p1.y+p2.y);}voidmain(){pointp1(3,3),p2(2,2),p3; //聲明point類(lèi)的對(duì)象

p3=p1+p2;或operator+(p1,p2)

//兩點(diǎn)相加

cout<<"p1+p2:x="<<p3.get_x()<<",y="<<p3.get_y()<<endl;}第十頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.1.4幾個(gè)常用運(yùn)算符的重載2．前自增和后自增運(yùn)算符++的重載前自增運(yùn)算符++和后自增運(yùn)算符++重載的語(yǔ)法<函數(shù)類(lèi)型>operator++();//前<函數(shù)類(lèi)型>operator++(int);//后課本P147【例6.7】用成員函數(shù)重載前自增和后自增運(yùn)算符?！纠?.8】用友元重載前自增和后自增

第十一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.2虛函數(shù)

6.2.1為什么要引入虛函數(shù)6.2.2虛函數(shù)的定義與使用第十二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.2.1為什么要引入虛函數(shù)指向基類(lèi)對(duì)象的指針都可以指向它的公有派生類(lèi)對(duì)象，但不能指向它的私有派生類(lèi)對(duì)象。不能將一個(gè)聲明為指向派生類(lèi)對(duì)象的指針指向其基類(lèi)的一個(gè)對(duì)象。聲明為指向基類(lèi)對(duì)象的指針，當(dāng)它指向公有派生類(lèi)對(duì)象時(shí)，只能利用它來(lái)直接訪問(wèn)派生類(lèi)中從基類(lèi)繼承來(lái)的成員，不能直接訪問(wèn)公有派生類(lèi)中特定的成員。若想訪問(wèn)其公有派生類(lèi)的特定成員，可以將基類(lèi)指針顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換為派生類(lèi)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)。

【例6.14】引入虛函數(shù)舉例第十三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.14】引入虛函數(shù)舉例#include<iostream.h>classbase{public: voidwho() {cout<<"thisistheclassofbase!"<<endl;}};classderive1:publicbase{public: voidwho() {cout<<"thisistheclassofderive1!"<<endl;}};classderive2:publicbase{public: voidwho() {cout<<"thisistheclassofderive2!"<<endl;}};voidmain(){baseobj1,*p;((derive1*)p)->who();derive1obj2;p=&obj3;derive2obj3;p->who();p=&obj1;((derive2*)p)->who();p->who();obj2.who();p=&obj2;obj3.who();p->who();}第十四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.2.2虛函數(shù)的定義與使用1．虛函數(shù)的定義虛函數(shù)定義是在基類(lèi)中進(jìn)行的（virtual）,虛函數(shù)提供了一種接口界面。在基類(lèi)中的某個(gè)成員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，在派生類(lèi)中重新定義虛函數(shù)時(shí)，都必須與基類(lèi)中的原型完全相同。虛函數(shù)是一種非靜態(tài)的成員函數(shù)，說(shuō)明虛函數(shù)的方法如下：

virtual〈類(lèi)型〉〈函數(shù)名〉（〈參數(shù)表〉）第十五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.虛函數(shù)與重載函數(shù)的關(guān)系

(1)重載函數(shù)要求函數(shù)有相同的函數(shù)名稱，但是形參的個(gè)數(shù)或者類(lèi)型不應(yīng)相同；而虛函數(shù)則要求函數(shù)名、返回值類(lèi)型和參數(shù)完全相同；(2)重載函數(shù)可以是成員函數(shù)或友員函數(shù)，而虛函數(shù)只能是成員函數(shù)；(3)重載函數(shù)的調(diào)用是以所傳遞參數(shù)序列的差別作為調(diào)用不同函數(shù)的依據(jù)；虛函數(shù)是根據(jù)對(duì)象的不同去調(diào)用不同類(lèi)的虛函數(shù)；(4)虛函數(shù)在運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出多態(tài)功能，這是C++的精髓；而重載函數(shù)則在編譯時(shí)表現(xiàn)出多態(tài)性。第十六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.15】虛函數(shù)與重載函數(shù)的關(guān)系

#include<iostream.h>voidmain()classbase{{baseobj1,*ptr;public:deriveobj2; virtualvoidf1()ptr=&obj1; {cout<<"f1functionofbase"<<endl;}ptr->f1(); virtualvoidf2()ptr->f2(); {cout<<"f2functionofbase"<<endl;}ptr->f3(); virtualvoidf3()ptr=&obj2; {cout<<"f3functionofbase"<<endl;}ptr->f1(); voidf4()ptr->f2(); {cout<<"f4functionofbase"<<endl;}ptr->f4();};}classderive:publicbase{voidf1()//仍為虛函數(shù)

{cout<<"f1functionofderive!"<<endl;} voidf2(intx)//丟失虛特性

{cout<<"f2functionofderive"<<endl;}// intf3()錯(cuò)誤，只有返回類(lèi)型不同// {cout<<"f3functionofderive"<<endl;} voidf4()

{cout<<"f4functionofderive"<<endl;}};第十七頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日3．虛函數(shù)的使用

定義一個(gè)基類(lèi)的對(duì)象指針或引用便可使其在需要時(shí)指向相應(yīng)的派生類(lèi)對(duì)象，可以調(diào)用該對(duì)象所對(duì)應(yīng)的類(lèi)中已被“虛擬化”的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)真正的運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性?！纠?.16】虛函數(shù)的使用舉例。注意：在構(gòu)造函數(shù)中出現(xiàn)虛函數(shù)，虛函數(shù)的調(diào)用采用靜態(tài)聯(lián)編，即它們所調(diào)用的虛函數(shù)是基類(lèi)中定義的函數(shù)而不是在任何派生類(lèi)中重定義的函數(shù)。第十八頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.16】虛函數(shù)的使用舉例#include<iostream.h>voidmain()classA{{Aa;public:Bb;A()A*p=&b;{ cout<<"theconstructorofclassA"<<endl;p->f(); f();}p->g();virtualvoidf()p->h();{cout<<"A::f()"<<endl;}a.f();voidg()a.g();{cout<<"A::g()"<<endl;}a.h();voidh()b.f();{cout<<"A::h()"<<endl;b.g(); f();g();}b.h();};}classB:publicA{public:voidf(){cout<<"B::f()"<<endl;}voidg(){cout<<"B::g()"<<endl;}};第十九頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)

編譯系統(tǒng)對(duì)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)采用靜態(tài)聯(lián)編，即它們所調(diào)用的虛函數(shù)是自己的類(lèi)或基類(lèi)中定義的函數(shù)而不是在任何派生類(lèi)中重定義的函數(shù)。

使用對(duì)象調(diào)用虛函數(shù)也采用靜態(tài)聯(lián)編。第二十頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.18】在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)。#include<iostream.h>classbase{public: base(){cout<<"constructbase"<<endl;} virtualvoidvf() {cout<<"base::vf()called"<<endl;}};classson:publicbase{public: son(){vf();} voidg(){vf();}};classgrandson:publicson{public: grandson(){cout<<"constructgrandson"<<endl;} voidvf() {cout<<"grandson:vf()called\n";}};voidmain(){grandsongs;gs.g();}第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日

6.3純虛函數(shù)和抽象類(lèi)

6.3.1純虛函數(shù)的概念純虛函數(shù)是一種沒(méi)有具體實(shí)現(xiàn)的特殊的虛函數(shù)。純虛函數(shù)的定義格式如下：virtual〈類(lèi)型〉(函數(shù)名)((參數(shù)表))=0；

第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.3.2抽象類(lèi)的概念

1．抽象類(lèi)和具體類(lèi)的概念如果一個(gè)類(lèi)至少有一個(gè)純虛函數(shù)，那么就稱該類(lèi)為抽象類(lèi)。抽象類(lèi)的主要作用是為其所組織的繼承層次結(jié)構(gòu)提供一個(gè)公共的基類(lèi)，其它類(lèi)可以從它這里繼承和實(shí)現(xiàn)接口，純虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)由其具體的派生類(lèi)來(lái)提供。第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日2．對(duì)抽象類(lèi)的規(guī)定

(1)抽象類(lèi)只能作為基類(lèi)來(lái)派生新類(lèi)，不能建立抽象類(lèi)的對(duì)象。(2)可以聲明指向抽象類(lèi)的指針和引用，此指針可以指向它的公有派生類(lèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日【例6.20】計(jì)算各類(lèi)形狀的總面積#include<iostream.h>floattotal(shape*s[],intn)classshape//抽象類(lèi)的定義{{public:floatsum=0; virtualfloatarea()=0;};for(inti=0;i<n;i++)classtriangle:publicshape//三角形類(lèi)sum+=s[i]->area();{protected:returnsum; floath,w;}public:voidmain() triangle(floathh,floatww){ {h=hh;w=ww;}shape*s[4]; floatarea()s[0]=newtriangle(3,4); {returnh*w*0.5;}};s[1]=newrectangle(2,4);classrectangle:publictriangle//矩形類(lèi)s[2]=newcircle(5);{public:s[3]=newcircle(8); rectangle(floath,floatw):triangle(h,w){}floatsum=total(s,4); floatarea()cout<<sum<<endl; {returnh*w;}};}classcircle:publicshape//圓類(lèi){private: floatradius;public: circle(floatr){radius=r;} floatarea() {returnradius*radius*3.14;}};第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日6.4虛析構(gòu)函數(shù)如果一個(gè)基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)被說(shuō)明為虛函數(shù)，則它的派生類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)無(wú)論是否使用virtual進(jìn)行說(shuō)明，都自動(dòng)成為虛析構(gòu)函數(shù)。

虛析構(gòu)函數(shù)的聲明語(yǔ)法如下：virtual~類(lèi)名【例6.21】虛析構(gòu)函數(shù)的使用第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)，編輯于2023年，星期日#include<iostream.h>voidmain()

#include<string.h>{classbasebase*px=newderive(5,7,"base","derive");{char*p;deletepx;