面向对象第五章优秀PPT.ppt

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1、面向对象第五章第一页，本课件共有27页n本章的学习内容本章的学习内容多态性的概念多态性的概念静态联编和动态联编的概念静态联编和动态联编的概念虚函数的概念虚函数的概念抽象类的概念抽象类的概念 第二页，本课件共有27页 5.1 多态性的概念多态性的概念 n多态性多态性是指在类层次结构的相同类或不同类中是指在类层次结构的相同类或不同类中,可用可用相同的函数名实现功能不同的操作，从而可以使用相同的函数名实现功能不同的操作，从而可以使用相同的调用方式来调用这些具有不同功能的同名函相同的调用方式来调用这些具有不同功能的同名函数，实现不同情况下的不同操作。数，实现不同情况下的不同操作。如下图所示如下图所示。

2、第三页，本课件共有27页nC+C+的多态性可使同一条的多态性可使同一条消息，被不同类型的对象消息，被不同类型的对象接收时将产生不同的行为。接收时将产生不同的行为。n多态性是实现多态性是实现“一种接口，一种接口，多种方法多种方法”的技术。的技术。这里这里的的“一种接口一种接口”是指相同是指相同函数名和参数表，而函数名和参数表，而“多多种方法种方法”是指多种函数实是指多种函数实现，实现相似但不完全相现，实现相似但不完全相同的功能。同的功能。第四页，本课件共有27页nC+C+支持的多态可以分为两种类型：支持的多态可以分为两种类型：编译时多态编译时多态：在同一个类或不同类中可用相同：在同一个类或不同类

3、中可用相同的函数名和不同的参数表来实现不同的功能操的函数名和不同的参数表来实现不同的功能操作，编译系统在编译阶段就可以根据调用函数作，编译系统在编译阶段就可以根据调用函数的参数表来确定调用哪个同名函数。的参数表来确定调用哪个同名函数。class pointer int x,y;public:pointer(int cx,int cy)x=cx;y=cy;pointer(const pointer&p)x=p.x;y=p.y;void main()pointer ob1(40,50);pointer ob2=ob1;第五页，本课件共有27页运行时多态运行时多态：在类的继承层次结构中，不同层次的在

4、类的继承层次结构中，不同层次的类中可能具有同名但实现不同的函数，需要在运行类中可能具有同名但实现不同的函数，需要在运行阶段才能根据对象所属的层次来确定调用哪个类中阶段才能根据对象所属的层次来确定调用哪个类中的同名函数。的同名函数。第六页，本课件共有27页5.2 联编联编n多态性的实现过程中，把一个消息函数（多态性的实现过程中，把一个消息函数（如如student1.display()student1.display()与一个对象的具体函数与一个对象的具体函数体相联系的过程叫做体相联系的过程叫做联编（联编（bindingbinding）。n按照联编时所处阶段的不同，可以把联编分为按照联编时所处阶段

5、的不同，可以把联编分为静态联编静态联编和和动态联编动态联编，这两种联编过程分别对，这两种联编过程分别对应着多态性的两种实现方式。应着多态性的两种实现方式。5.2.1 静态联编静态联编 在编译阶段由编译系统根据调用函数的操作参在编译阶段由编译系统根据调用函数的操作参数来确定调用哪个同名函数数来确定调用哪个同名函数,并将函数调用与并将函数调用与该函数体连接起来该函数体连接起来.第七页，本课件共有27页例例5-1 静态联编静态联编#include class Student public:void print()cout“A student”endl;void print(int a)coutaen

6、dl;class GStudent:public Student public:void print()cout“A graduate student”print();ps=&s2;ps-print();A student A graduate student A student A student A student第九页，本课件共有27页5.2.2 动态联编动态联编n只有在运行程序时才能只有在运行程序时才能根据函数调用指令来根据函数调用指令来确定将确定将要调用的函数，这种在运行阶段进行的联编称为要调用的函数，这种在运行阶段进行的联编称为动动态联编态联编。例如，下例中用指针调用同名函数例如，

7、下例中用指针调用同名函数。第十页，本课件共有27页n动态联编的优点动态联编的优点是提供了更好的编程灵活性、是提供了更好的编程灵活性、问题的抽象性和程序的易维护性，缺点是与问题的抽象性和程序的易维护性，缺点是与静态联编相比，函数调用速度慢。（静态联编相比，函数调用速度慢。（如如 p-print();）n问题的抽象性：在实际应用中，编程人员不问题的抽象性：在实际应用中，编程人员不必过多地考虑类的层次关系，无须显式地写必过多地考虑类的层次关系，无须显式地写出虚函数的路径，只需将对象指针指向相应出虚函数的路径，只需将对象指针指向相应的派生类对象或引用相应的对象，通过动态的派生类对象或引用相应的对象，通

8、过动态联编就可以对消息做出正确的反应。联编就可以对消息做出正确的反应。（如如 p-print();）第十一页，本课件共有27页5.3 虚函数虚函数 虚函数是动态联编的基础。基类的虚函数经过派生虚函数是动态联编的基础。基类的虚函数经过派生之后，在类族中可以实现运行时的多态性。之后，在类族中可以实现运行时的多态性。5.3.1 虚函数的声明虚函数的声明 虚函数是一个在某基类中用虚函数是一个在某基类中用virtualvirtual声明的声明的,并在一个或并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数多个派生类中被重新定义的成员函数。声明虚函数的格式。声明虚函数的格式如下：如下：virtual ();一个函

9、数一旦声明为虚函数，则在每层派生类中，该一个函数一旦声明为虚函数，则在每层派生类中，该函数都保持虚函数特性。因此，在派生类中重新定义该函数都保持虚函数特性。因此，在派生类中重新定义该函数时，可以省略关键字函数时，可以省略关键字virtualvirtual。但为了程序的可。但为了程序的可读性，往往不省略。读性，往往不省略。第十二页，本课件共有27页5.3.2 虚函数的使用虚函数的使用n如果某类中的一个成员函数被说明为虚函数，如果某类中的一个成员函数被说明为虚函数，这就意味着该成员函数在派生类中可能有不这就意味着该成员函数在派生类中可能有不同的函数实现。同的函数实现。n当使用对象指针或对象引用调用

10、虚函数时，就当使用对象指针或对象引用调用虚函数时，就可实现动态联编，即在运行时进行关联或绑定。可实现动态联编，即在运行时进行关联或绑定。n定义一个基类的对象指针就可以指向不同派生类定义一个基类的对象指针就可以指向不同派生类的对象的对象,来调用不同派生类的来调用不同派生类的虚函数虚函数;(2);(2)只有通只有通过对象指针过对象指针或对象引用来调用或对象引用来调用虚函数虚函数,才能实现才能实现动态联编。动态联编。如果采用对象来调用虚函数如果采用对象来调用虚函数,则采用则采用的仍然是静态联编方式。的仍然是静态联编方式。第十三页，本课件共有27页例例5-2 静态联编和动态联编静态联编和动态联编#in

11、clude class Student public:virtual void print()cout“A student”endl;class GStudent:public Student public:virtual void print()cout“A graduate student”print();ps=&s2;ps-print();A student A graduate studentA studentA studentA graduate student第十五页，本课件共有27页使用虚函数时应注意：使用虚函数时应注意：（1 1）在派生类中重新定义虚函数时，必须保证函数在派生类

12、中重新定义虚函数时，必须保证函数的返回值类型和参数与基类中的声明完全一致。的返回值类型和参数与基类中的声明完全一致。在类的成员函数被声明为虚函数后，派生类就具有多态在类的成员函数被声明为虚函数后，派生类就具有多态性。性。例如：例如：#include class Student public:virtual void print()cout“A student”endl;class GStudent:public Student public:virtual void print()cout“A graduate student”endl;第十六页，本课件共有27页（2 2）一般来说，）一般来说

13、，可将类族中的具有共性的成可将类族中的具有共性的成员函数声明为虚函数，而具有个性的函数没员函数声明为虚函数，而具有个性的函数没有必要声明为虚函数。有必要声明为虚函数。如果在派生类中没有重如果在派生类中没有重新定义虚函数，则派生类的对象将使用基类的新定义虚函数，则派生类的对象将使用基类的虚函数代码。虚函数代码。静态成员函数不能声明为虚函数静态成员函数不能声明为虚函数。内联成员函数不能声明为虚函数。内联成员函数不能声明为虚函数。因为对因为对于内联成员函数，在程序编译时，编译系统就于内联成员函数，在程序编译时，编译系统就应明确用哪个函数体替换内联函数调用的地方，应明确用哪个函数体替换内联函数调用的地

14、方，而不能等到运行时再确定调用哪个函数。而不能等到运行时再确定调用哪个函数。第十七页，本课件共有27页构造函数不能是虚函数。构造函数不能是虚函数。因为构造函数是在对因为构造函数是在对象产生之前运行的，而虚函数是使用已有对象象产生之前运行的，而虚函数是使用已有对象或其指针来调用的函数。所以，将构造函数声或其指针来调用的函数。所以，将构造函数声明为虚函数是没有意义的。明为虚函数是没有意义的。析构函数可以是虚函数，且往往被定义成虚函析构函数可以是虚函数，且往往被定义成虚函数。数。因为实施多态时是通过将基类的指针指向因为实施多态时是通过将基类的指针指向派生类的对象来完成的，如果要删除该指针所派生类的对

15、象来完成的，如果要删除该指针所指的派生类对象时就应该调用该指针所指向的指的派生类对象时就应该调用该指针所指向的派生类的析构函数，然后派生类的析构函数又派生类的析构函数，然后派生类的析构函数又调用基类的析构函数，这样整个派生类的对象调用基类的析构函数，这样整个派生类的对象才能被完全释放。才能被完全释放。第十八页，本课件共有27页5.4 抽象类抽象类n有时在声明一个基类时无法为虚函数定义其具有时在声明一个基类时无法为虚函数定义其具体实现，这时可以将其声明为一个体实现，这时可以将其声明为一个纯虚函数纯虚函数。包含纯虚函数的类称为抽象类包含纯虚函数的类称为抽象类。例如：例如：class Shapes

16、protected:int x,y;public:void setvalue(int d,int w=0)x=d;y=w;virtual void disp()=0;第十九页，本课件共有27页class Shapes protected:int x,y;public:void setvalue(int d,int w=0)x=d;y=w;virtual void disp()=0;n抽象类是一种特殊的类，专门作为基类派生新类，自身无法抽象类是一种特殊的类，专门作为基类派生新类，自身无法实例化，也就是无法定义抽象类的对象，它为一类族提供统实例化，也就是无法定义抽象类的对象，它为一类族提供统一的操

17、作界面。一的操作界面。n抽象类是为了抽象和设计的目的而建立的，可以说，建立抽象类是为了抽象和设计的目的而建立的，可以说，建立抽象类，就是为了通过它多态地使用其中的成员函数。抽象类，就是为了通过它多态地使用其中的成员函数。n抽象类处于类层次的上层，由它派生新类，然后再实抽象类处于类层次的上层，由它派生新类，然后再实例化。例化。第二十页，本课件共有27页 5.4.1 纯虚函数的定义纯虚函数的定义n在在C+C+中，一个仅为多态机制提供一个接口而没有任何实中，一个仅为多态机制提供一个接口而没有任何实体定义的函数，被称为纯虚函数。体定义的函数，被称为纯虚函数。n声明纯虚函数的一般格式如下声明纯虚函数的一

18、般格式如下：n抽象类只能用作其他类的基类，不能用来建立抽象类只能用作其他类的基类，不能用来建立抽象类对象。抽象类不能用作参数类型、函数抽象类对象。抽象类不能用作参数类型、函数返回值类型或显式转换的类型，但可以说明或返回值类型或显式转换的类型，但可以说明或定义抽象类的指针或引用，该指针或引用可以定义抽象类的指针或引用，该指针或引用可以指向抽象类的派生类对象，进而实现多态性。指向抽象类的派生类对象，进而实现多态性。virtual virtual ()=0)=0;第二十一页，本课件共有27页 例例5-3抽象类的定义和应用抽象类的定义和应用class Shapes protected:int x,y;

19、public:void setvalue(int d,int w=0)x=d;y=w;virtual void disp()=0;class Square:public Shapes public:void disp()cout“area of rectangle:”x*ysetvalue(10,5);ptr-disp();程序的运行结果为程序的运行结果为:area of rectangular:50第二十二页，本课件共有27页习题和实验题习题和实验题项目设计项目设计1-用面向对象方法实现校园信息管理系统用面向对象方法实现校园信息管理系统1 1 系统分析和设计系统分析和设计 校园信息管理系统的

20、主要功能就是对在校人员校园信息管理系统的主要功能就是对在校人员(包括包括学生和教师学生和教师)的信息资料进行管理。的信息资料进行管理。第二十三页，本课件共有27页 虽然系统有时需要将教师和学生分成两部分单虽然系统有时需要将教师和学生分成两部分单独管理，但有时也需要将全体人员作为一类对独管理，但有时也需要将全体人员作为一类对象进行统一管理，以提高管理效率。象进行统一管理，以提高管理效率。系统除了能输入人员信息、查询和分析信系统除了能输入人员信息、查询和分析信息以外，还应能将数据永久保存到磁盘中，以息以外，还应能将数据永久保存到磁盘中，以免每次运行程序时重复输入。而且以后要用数免每次运行程序时重复

21、输入。而且以后要用数据时能将它们从磁盘文件中读出。据时能将它们从磁盘文件中读出。2.2.功能模块设计功能模块设计 根据前面对校园信息管理系统基本信息和功能根据前面对校园信息管理系统基本信息和功能的需求分析的需求分析,程序中应该至少定义两个类程序中应该至少定义两个类:一个是学生类一个是学生类student,student,另一个是教师类另一个是教师类teacherteacher第二十四页，本课件共有27页 另外，为了便于对教师和学生信息进行统一另外，为了便于对教师和学生信息进行统一处理以提高效率，还可以将学校的所有人员抽处理以提高效率，还可以将学校的所有人员抽象为一个象为一个PersonPers

22、on类，将类，将 studentstudent和和teacherteacher类作为类作为其派生类。因此，可画出系统的对象模型如下：其派生类。因此，可画出系统的对象模型如下：第二十五页，本课件共有27页personperson类类定 义 数据类型描 述namechar数组学生姓名sexchar数组学生性别addresschar数组学生家庭地址birthdayDate(自定义结构）出生日期typeptype(自定义枚举类型）student 或 teachershow虚成员函数输出对象信息read虚成员函数读入对象信息save虚成员函数将对象存入文件Load虚成员函数从文件读入对象第二十六页，本课件共有27页表表9-4 9-4 用到的命令所对应的函数及功能描述用到的命令所对应的函数及功能描述命 令 对应函数功能描述inputinputCMD输入数据outputoutputCMD输出数据savesaveCMD将数据存入文件loadreadCMD将数据从文件读入analyzeanalyzeCMD分析数据exitexitCMD退出系统helphelpCMD显示帮助信息第二十七页，本课件共有27页