清華大學：c++8多態(tài)性課件

第八章多態(tài)性C++語言程序設計1本章主要內容多態(tài)性運算符重載虛函數(shù)純虛函數(shù)抽象類2多態(tài)性的概念多態(tài)性是面向對象程序設計的重要特征之一。多態(tài)性是指發(fā)出同樣的消息被不同類型的對象接收時有可能導致完全不同的行為。多態(tài)的實現(xiàn)：函數(shù)重載運算符重載虛函數(shù)3問題舉例——復數(shù)的運算用“+”、“-”能夠實現(xiàn)復數(shù)的加減運算嗎？實現(xiàn)復數(shù)加減運算的方法

——重載“+”、“-”運算符運算符重載5運算符重載的實質運算符重載是對已有的運算符賦予多重含義必要性C++中預定義的運算符其運算對象只能是基本數(shù)據(jù)類型，而不適用于用戶自定義類型（如類）實現(xiàn)機制將指定的運算表達式轉化為對運算符函數(shù)的調用，運算對象轉化為運算符函數(shù)的實參。編譯系統(tǒng)對重載運算符的選擇，遵循函數(shù)重載的選擇原則。運算符重載6運算符重載規(guī)則和限制可以重載C++中除下列運算符外的所有運算符：

..*::?:只能重載C++語言中已有的運算符，不可臆造新的。不改變原運算符的優(yōu)先級和結合性。不能改變操作數(shù)個數(shù)。經(jīng)重載的運算符，其操作數(shù)中至少應該有一個是自定義類型。7運算符函數(shù)聲明形式函數(shù)類型operator運算符（形參）{......}重載為類成員函數(shù)時

參數(shù)個數(shù)=原操作數(shù)個數(shù)-1 （后置++、--除外）重載為友元函數(shù)時參數(shù)個數(shù)=原操作數(shù)個數(shù)，且至少應該有一個自定義類型的形參。運算符重載9運算符成員函數(shù)的設計雙目運算符B如果要重載B為類成員函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式oprd1Boprd2，其中oprd1為A類對象，則B應被重載為A類的成員函數(shù)，形參類型應該是oprd2所屬的類型。經(jīng)重載后，表達式

oprd1Boprd2相當于oprd1.operatorB(oprd2)運算符重載10運算符重載例8.1將“+”、“-”運算重載為復數(shù)類的成員函數(shù)。規(guī)則:實部和虛部分別相加減。操作數(shù):兩個操作數(shù)都是復數(shù)類的對象。11complexcomplex::

operator+(complexc2)//重載函數(shù)實現(xiàn){ complexc; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; returncomplex(c.real,c.imag);}1313complexcomplex::

operator-(complexc2)//重載函數(shù)實現(xiàn){ complexc; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; returncomplex(c.real,c.imag);}1414voidcomplex::display(){cout<<"("<<real<<","<<imag<<")"<<endl;}voidmain()//主函數(shù){ complexc1(5,4),c2(2,10),c3;//聲明復數(shù)類的對象 cout<<"c1=";c1.display(); cout<<"c2=";c2.display();

c3=c1-c2; //使用重載運算符完成復數(shù)減法 cout<<"c3=c1-c2="; c3.display();

c3=c1+c2; //使用重載運算符完成復數(shù)加法 cout<<"c3=c1+c2="; c3.display();}1515運算符成員函數(shù)的設計前置單目運算符U如果要重載U為類成員函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式Uoprd，其中oprd為A類對象，則U應被重載為A類的成員函數(shù)，無形參。經(jīng)重載后，

表達式Uoprd

相當于oprd.operatorU()運算符重載17運算符成員函數(shù)的設計后置單目運算符++和--如果要重載++或--為類成員函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式

oprd++

或oprd--

，其中oprd為A類對象，則++或--應被重載為A類的成員函數(shù)，且具有一個int類型形參。經(jīng)重載后，表達式

oprd++

相當于oprd.operator++(0)運算符重載18例8.2運算符前置++和后置++重載為時鐘類的成員函數(shù)。前置單目運算符，重載函數(shù)沒有形參，對于后置單目運算符，重載函數(shù)需要有一個整型形參。操作數(shù)是時鐘類的對象。實現(xiàn)時間增加1秒鐘。運算符重載19Clock&Clock::operator++() //前置單目運算符重載函數(shù){ Second++; if(Second>=60) {Second=Second-60; Minute++; if(Minute>=60) { Minute=Minute-60; Hour++; Hour=Hour%24; } }return*this;}2121//后置單目運算符重載ClockClock::operator++(int) { //注意形參表中的整型參數(shù)Clockold=*this;++(*this);

returnold;}2222//其它成員函數(shù)的實現(xiàn)略voidmain(){ ClockmyClock(23,59,59); cout<<"Firsttimeoutput:"; myClock.ShowTime();cout<<"ShowmyClock++:";(myClock++).ShowTime();cout<<"Show++myClock:"; (++myClock).ShowTime();}2323運算符友元函數(shù)的設計如果需要重載一個運算符，使之能夠用于操作某類對象的私有成員，可以此將運算符重載為該類的友元函數(shù)。函數(shù)的形參代表依自左至右次序排列的各操作數(shù)。后置單目運算符++和--的重載函數(shù)，形參列表中要增加一個int，但不必寫形參名。運算符重載25運算符友元函數(shù)的設計雙目運算符B重載后，

表達式oprd1Boprd2

等同于operatorB(oprd1,oprd2)前置單目運算符B重載后，

表達式Boprd

等同于operatorB(oprd)后置單目運算符++和--重載后，

表達式oprdB

等同于operatorB(oprd,0)運算符重載26complexoperator+(complexc1,complexc2) //運算符重載友元函數(shù)實現(xiàn){ return

complex(c2.real+c1.real,c2.imag+c1.imag);}complexoperator-(complexc1,complexc2) //運算符重載友元函數(shù)實現(xiàn){ return

complex(c1.real-c2.real,c1.imag-c2.imag);}//其它函數(shù)和主函數(shù)同例8.12929靜態(tài)綁定與動態(tài)綁定綁定程序自身彼此關聯(lián)的過程，確定程序中的操作調用與執(zhí)行該操作的代碼間的關系。靜態(tài)綁定（靜態(tài)聯(lián)編）聯(lián)編工作出現(xiàn)在編譯階段，用對象名或者類名來限定要調用的函數(shù)。動態(tài)綁定聯(lián)編工作在程序運行時執(zhí)行，在程序運行時才確定將要調用的函數(shù)。30#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{public: Point(doublei,doublej){x=i;y=j;} doubleArea()const{return0.0;}private: doublex,y;};classRectangle:publicPoint{public: Rectangle(doublei,doublej,doublek,doublel); doubleArea()const{returnw*h;}private: doublew,h;};靜態(tài)綁定例3131Rectangle::Rectangle(doublei,doublej,doublek,doublel):Point(i,j){ w=k;h=l;}voidfun(Point&s){ cout<<"Area="<<s.Area()<<endl;}voidmain(){

Rectanglerec(3.0,5.2,15.0,25.0); fun(rec);}運行結果：Area=03232#include<iostream>usingnamespacestd;classPoint{public: Point(doublei,doublej){x=i;y=j;}

virtualdoubleArea()const{return0.0;}private: doublex,y;};classRectangle:publicPoint{public: Rectangle(doublei,doublej,doublek,doublel);

virtualdoubleArea()const{returnw*h;}private: doublew,h;};//其它函數(shù)同例8.8動態(tài)綁定例3333voidfun(Point&s){ cout<<"Area="<<s.Area()<<endl;}voidmain(){

Rectanglerec(3.0,5.2,15.0,25.0); fun(rec);}運行結果:Area=3753434虛函數(shù)虛函數(shù)是動態(tài)綁定的基礎。是非靜態(tài)的成員函數(shù)。在類的聲明中，在函數(shù)原型之前寫virtual。virtual只用來說明類聲明中的原型，不能用在函數(shù)實現(xiàn)時。具有繼承性，基類中聲明了虛函數(shù)，派生類中無論是否說明，同原型函數(shù)都自動為虛函數(shù)。本質：不是重載聲明而是覆蓋。調用方式：通過基類指針或引用，執(zhí)行時會

根據(jù)指針指向的對象的類，決定調用哪個函數(shù)。虛函數(shù)35例8.4#include<iostream>usingnamespacestd;classB0 //基類B0聲明{public: //外部接口

virtualvoiddisplay()//虛成員函數(shù){cout<<"B0::display()"<<endl;}};classB1:publicB0 //公有派生{public:voiddisplay(){cout<<"B1::display()"<<endl;}};classD1:publicB1 //公有派生{public: voiddisplay(){cout<<"D1::display()"<<endl;}};虛函數(shù)36voidfun(B0*ptr) //普通函數(shù){ptr->display();}voidmain() //主函數(shù){ B0b0,*p; //聲明基類對象和指針 B1b1; //聲明派生類對象 D1d1; //聲明派生類對象 p=&b0; fun(p); //調用基類B0函數(shù)成員 p=&b1; fun(p); //調用派生類B1函數(shù)成員 p=&d1; fun(p); //調用派生類D1函數(shù)成員}運行結果：B0::display()B1::display()D1::display()3737虛析構函數(shù)何時需要虛析構函數(shù)？當你可能通過基類指針刪除派生類對象時如果你打算允許其他人通過基類指針調用對象的析構函數(shù)（通過delete這樣做是正常的），并且被析構的對象是有重要的析構函數(shù)的派生類的對象，就需要讓基類的析構函數(shù)成為虛擬的。虛函數(shù)38抽象類帶有純虛函數(shù)的類稱為抽象類:class類名

{

virtual類型函數(shù)名(參數(shù)表)=0;//純虛函數(shù)...}純虛函數(shù)與抽象類39抽象類純虛函數(shù)與抽象類作用抽象類為抽象和設計的目的而聲明，將有關的數(shù)據(jù)和行為組織在一個繼承層次結構中，保證派生類具有要求的行為。對于暫時無法實現(xiàn)的函數(shù)，可以聲明為純虛函數(shù)，留給派生類去實現(xiàn)。注意抽象類只能作為基類來使用。不能聲明