谭浩强《C++程序设计》课件 第12章.ppt

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1、第第12章章 多态性与虚函数多态性与虚函数12.1 多态性的概念多态性的概念12.2 一个典型的例子一个典型的例子12.3 虚函数虚函数12.4 纯虚函数与抽象类纯虚函数与抽象类多态性多态性(polymorphism)是面向对象程序设计的一个重是面向对象程序设计的一个重要特征。利用多态性可以设计和实现一个易于扩展的要特征。利用多态性可以设计和实现一个易于扩展的系统。系统。在在C+程序设计中，多态性是指具有不同功能的函数程序设计中，多态性是指具有不同功能的函数可以用同一个函数名，这样就可以用一个函数名调用可以用同一个函数名，这样就可以用一个函数名调用不同内容的函数。在面向对象方法中一般是这样表述

2、不同内容的函数。在面向对象方法中一般是这样表述多态性的多态性的:向不同的对象发送同一个消息，不同的对向不同的对象发送同一个消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为象在接收时会产生不同的行为(即方法即方法)。也就是说，。也就是说，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息。12.1 多态性的概念多态性的概念在在C+程序设计中，在不同的类中定义了其响应消息程序设计中，在不同的类中定义了其响应消息的方法，那么使用这些类时，不必考虑它们是什么类的方法，那么使用这些类时，不必考虑它们是什么类型，只要发布消息即可。型，只要发布消息即可。从系统实现的角度看，多态性分为

3、两类从系统实现的角度看，多态性分为两类:静态多态性静态多态性和动态多态性。以前学过的函数重载和运算符重载实和动态多态性。以前学过的函数重载和运算符重载实现的多态性属于静态多态性，在程序编译时系统就能现的多态性属于静态多态性，在程序编译时系统就能决定调用的是哪个函数，因此静态多态性又称编译时决定调用的是哪个函数，因此静态多态性又称编译时的多态性。静态多态性是通过函数的重载实现的的多态性。静态多态性是通过函数的重载实现的(运运算符重载实质上也是函数重载算符重载实质上也是函数重载)。动态多态性是在程。动态多态性是在程序运行过程中才动态地确定操作所针对的对象。它又序运行过程中才动态地确定操作所针对的对

4、象。它又称运行时的多态性。动态多态性是通过虚函数称运行时的多态性。动态多态性是通过虚函数(virtual function)实现的。实现的。有关静态多态性的应用已经介绍过了，在本章中主要有关静态多态性的应用已经介绍过了，在本章中主要介绍动态多态性和虚函数。介绍动态多态性和虚函数。要研究的问题是要研究的问题是:当一个基类被继承为不同的派生类当一个基类被继承为不同的派生类时，各派生类可以使用与基类成员相同的成员名，如时，各派生类可以使用与基类成员相同的成员名，如果在运行时用同一个成员名调用类对象的成员，会调果在运行时用同一个成员名调用类对象的成员，会调用哪个对象的成员？也就是说，通过继承而产生了相

5、用哪个对象的成员？也就是说，通过继承而产生了相关的不同的派生类，与基类成员同名的成员在不同的关的不同的派生类，与基类成员同名的成员在不同的派生类中有不同的含义。也可以说，多态性是派生类中有不同的含义。也可以说，多态性是“一个一个接口，多种方法接口，多种方法”。下面是一个承上启下的例子。一方面它是有关继承和下面是一个承上启下的例子。一方面它是有关继承和运算符重载内容的综合应用的例子，通过这个例子可运算符重载内容的综合应用的例子，通过这个例子可以进一步融会贯通前面所学的内容，另一方面又是作以进一步融会贯通前面所学的内容，另一方面又是作为讨论多态性的一个基础用例。为讨论多态性的一个基础用例。12.2

6、 一个典型的例子一个典型的例子例例12.1 先建立一个先建立一个Point(点点)类，包含数据成员类，包含数据成员x,y(坐坐标点标点)。以它为基类，派生出一个。以它为基类，派生出一个Circle(圆圆)类，增加类，增加数据成员数据成员r(半径半径)，再以，再以Circle类为直接基类，派生出类为直接基类，派生出一个一个Cylinder(圆柱体圆柱体)类，再增加数据成员类，再增加数据成员h(高高)。要。要求编写程序，重载运算符求编写程序，重载运算符“”，使之能用，使之能用于输出以上类对象。于输出以上类对象。对于一个比较大的程序，应当分成若干步骤进行。先对于一个比较大的程序，应当分成若干步骤进行

7、。先声明基类，再声明派生类，逐级进行，分步调试。声明基类，再声明派生类，逐级进行，分步调试。(1)声明基类声明基类Point类类可写出声明基类可写出声明基类Point的部分如下的部分如下:#include/声明类声明类Pointclass Pointpublic:Point(float x=0,float y=0);/有默认参数的构造函数有默认参数的构造函数 void setPoint(float,float);/设置坐标值设置坐标值 float getX()const return x;/读读x坐标坐标 float getY()const return y;/读读y坐标坐标 friend o

8、stream&operator(ostream&,const Point&);/重载运算符重载运算符“”protected:/受保护成员受保护成员 float x,y;/下面定义下面定义Point类的成员函数类的成员函数/Point的构造函数的构造函数Point:Point(float a,float b)/对对x,y初始化初始化x=a;y=b;/设置设置x和和y的坐标值的坐标值void Point:setPoint(float a,float b)/为为x,y赋新值赋新值x=a;y=b;/重载运算符重载运算符“”，使之能输出点的坐标，使之能输出点的坐标ostream&operator(ost

9、ream&output,const Point&p)outputp.x,p.yendl;return output;以上完成了基类以上完成了基类Point类的声明。类的声明。现在要对上面写的基类声明进行调试，检查它是否有现在要对上面写的基类声明进行调试，检查它是否有错，为此要写出错，为此要写出main函数。实际上它是一个测试程函数。实际上它是一个测试程序。序。int main()Point p(3.5,6.4);/建立建立Point类对象类对象p coutx=p.getX(),y=p.getY()endl;/输出输出p的坐标值的坐标值 p.setPoint(8.5,6.8);/重新设置重新设置

10、p的坐标值的坐标值 coutp(new):pendl;/用重载运算符用重载运算符“”输出输出p点坐标点坐标程序编译通过，运行结果为程序编译通过，运行结果为x=3.5,y=6.4p(new):8.5,6.8测试程序检查了基类中各函数的功能，以及运算符重测试程序检查了基类中各函数的功能，以及运算符重载的作用，证明程序是正确的。载的作用，证明程序是正确的。(2)声明派生类声明派生类Circle在上面的基础上，再写出声明派生类在上面的基础上，再写出声明派生类Circle的部分：的部分：class Circle:public Point/circle是是Point类的公用派生类类的公用派生类public

11、:Circle(float x=0,float y=0,float r=0);/构造函数构造函数 void setRadius(float);/设置半径值设置半径值 float getRadius()const;/读取半径值读取半径值 float area()const;/计算圆面积计算圆面积 friend ostream&operator(ostream&,const Circle&);/重载运算符重载运算符“”private:float radius;/定义构造函数，对圆心坐标和半径初始化定义构造函数，对圆心坐标和半径初始化Circle:Circle(float a,float b,flo

12、at r):Point(a,b),radius(r)/设置半径值设置半径值void Circle:setRadius(float r)radius=r;/读取半径值读取半径值float Circle:getRadius()const return radius;/计算圆面积计算圆面积float Circle:area()constreturn 3.14159*radius*radius;/重载运算符重载运算符“”，使之按规定的形式输出圆的信息，使之按规定的形式输出圆的信息ostream&operator(ostream&output,const Circle&c)outputCenter=c.

13、x,c.y,r=c.radius,area=c.area()endl;return output;为了测试以上为了测试以上Circle类的定义，可以写出下面的主函类的定义，可以写出下面的主函数数:int main()Circle c(3.5,6.4,5.2);/建立建立Circle类对象类对象c，并给定圆心坐标和半径并给定圆心坐标和半径 coutoriginal circle:nx=c.getX(),y=c.getY(),r=c.getRadius(),area=c.area()endl;/输出圆心坐标、半径和面积输出圆心坐标、半径和面积 c.setRadius(7.5);/设置半径值设置半径

14、值 c.setPoint(5,5);/设置圆心坐标值设置圆心坐标值x,y coutnew circle:nc;/用重载运算符用重载运算符“”输出圆对象的信息输出圆对象的信息 Point&pRef=c;/pRef是是Point类的引用变量，被类的引用变量，被c初始化初始化 coutpRef:pRef;/输出输出pRef的信息的信息 return 0;程序编译通过，运行结果为程序编译通过，运行结果为original circle:(输出原来的圆的数据输出原来的圆的数据)x=3.5,y=6.4,r=5.2,area=84.9486new circle:(输出修改后的圆的数据输出修改后的圆的数据)Ce

15、nter=5,5,r=7.5,area=176.714pRef:5,5 (输出圆的圆心输出圆的圆心“点点”的数据的数据)(3)声明声明Circle的派生类的派生类Cylinder前面已从基类前面已从基类Point派生出派生出Circle类，现在再从类，现在再从Circle派生出派生出Cylinder类。类。class Cylinder:public Circle/Cylinder是是Circle的公用派生类的公用派生类public:Cylinder(float x=0,float y=0,float r=0,float h=0);/构造函数构造函数 void setHeight(float);

16、/设置圆柱高设置圆柱高 float getHeight()const;/读取圆柱高读取圆柱高 float area()const;/计算圆表面积计算圆表面积 float volume()const;/计算圆柱体积计算圆柱体积 friend ostream&operator(ostream&,const Cylinder&);/重载运算符重载运算符“”protected:float height;/圆柱高圆柱高;/定义构造函数定义构造函数Cylinder:Cylinder(float a,float b,float r,float h):Circle(a,b,r),height(h)/设置圆柱高

17、设置圆柱高void Cylinder:setHeight(float h)height=h;/读取圆柱高读取圆柱高float Cylinder:getHeight()const return height;/计算圆表面积计算圆表面积float Cylinder:area()const return 2*Circle:area()+2*3.14159*radius*height;/计算圆柱体积计算圆柱体积float Cylinder:volume()constreturn Circle:area()*height;/重载运算符重载运算符“”ostream&operator(ostream&out

18、put,const Cylinder&cy)outputCenter=cy.x,cy.y,r=cy.radius,h=cy.height narea=cy.area(),volume=cy.volume()endl;return output;可以写出下面的主函数可以写出下面的主函数:int main()Cylinder cy1(3.5,6.4,5.2,10);/定义定义Cylinder类对象类对象cy1 coutnoriginal cylinder:nx=cy1.getX(),y=cy1.getY(),r=cy1.getRadius(),h=cy1.getHeight()narea=cy1.

19、area(),volume=cy1.volume()endl;/用系统定义的运算符用系统定义的运算符“”输出输出cy1的数据的数据 cy1.setHeight(15);/设置圆柱高设置圆柱高 cy1.setRadius(7.5);/设置圆半径设置圆半径 cy1.setPoint(5,5);/设置圆心坐标值设置圆心坐标值x,y coutnnew cylinder:ncy1;/用重载运算符用重载运算符“”输出输出cy1的数据的数据 Point&pRef=cy1;/pRef是是Point类对象的引用变量类对象的引用变量 coutnpRef as a Point:pRef;/pRef作为一个作为一个“

20、点点”输出输出 Circle&cRef=cy1;/cRef是是Circle类对象的引用变量类对象的引用变量 coutncRef as a Circle:display();”可以调用不同派生层次中的可以调用不同派生层次中的display函数，只需在函数，只需在调用前给指针变量调用前给指针变量pt赋以不同的值赋以不同的值(使之指向不同的使之指向不同的类对象类对象)即可。即可。C+中的虚函数就是用来解决这个问题的。虚函数的中的虚函数就是用来解决这个问题的。虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类

21、中并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。的同名函数。请分析例请分析例12.2。这个例子开始时没有使用虚函数，然。这个例子开始时没有使用虚函数，然后再讨论使用虚函数的情况。后再讨论使用虚函数的情况。例例12.2 基类与派生类中有同名函数。基类与派生类中有同名函数。在下面的程序中在下面的程序中Student是基类，是基类，Graduate是派生类，是派生类，它们都有它们都有display这个同名的函数。这个同名的函数。#include#include using namespace std;/声明基类声明基类Studentclass Studentpublic:Student(

22、int,string,float);/声明构造函数声明构造函数 void display();/声明输出函数声明输出函数 protected:/受保护成员，派生类可以访问受保护成员，派生类可以访问 int num;string name;float score;/Student类成员函数的实现类成员函数的实现Student:Student(int n,string nam,float s)/定义构造函数定义构造函数 num=n;name=nam;score=s;void Student:display()/定义输出函数定义输出函数coutnum:numnname:namenscore:scor

23、enn;/声明公用派生类声明公用派生类Graduateclass Graduate:public Studentpublic:Graduate(int,string,float,float);/声明构造函数声明构造函数 void display();/声明输出函数声明输出函数private:float pay;/Graduate类成员函数的实现类成员函数的实现void Graduate:display()/定义输出函数定义输出函数 coutnum:numnname:namenscore:scorenpay=paydisplay();pt=&grad1;pt-display();return 0

24、;运行结果如下，请仔细分析。运行结果如下，请仔细分析。num:1001(stud1的数据的数据)name:Liscore:87.5num:2001 (grad1中基类部分的数据中基类部分的数据)name:wangscore:98.5下面对程序作一点修改，在下面对程序作一点修改，在Student类中声明类中声明display函数时，在最左面加一个关键字函数时，在最左面加一个关键字virtual，即即virtual void display();这样就把这样就把Student类的类的display函数声明为虚函数。程函数声明为虚函数。程序其他部分都不改动。再编译和运行程序，请注意分序其他部分都不改

25、动。再编译和运行程序，请注意分析运行结果析运行结果:num:1001(stud1的数据的数据)name:Liscore:87.5num:2001 (grad1中基类部分的数据中基类部分的数据)name:wangscore:98.5pay=1200 (这一项以前是没有的这一项以前是没有的)由虚函数实现的动态多态性就是由虚函数实现的动态多态性就是:同一类族中不同类同一类族中不同类的对象，对同一函数调用作出不同的响应。虚函数的的对象，对同一函数调用作出不同的响应。虚函数的使用方法是使用方法是:(1)在基类用在基类用virtual声明成员函数为虚函数。这样就声明成员函数为虚函数。这样就可以在派生类中重

26、新定义此函数，为它赋予新的功能，可以在派生类中重新定义此函数，为它赋予新的功能，并能方便地被调用。并能方便地被调用。在类外定义虚函数时，不必再加在类外定义虚函数时，不必再加virtual。(2)在派生类中重新定义此函数，要求函数名、函数在派生类中重新定义此函数，要求函数名、函数类型、函数参数个数和类型全部与基类的虚函数相同，类型、函数参数个数和类型全部与基类的虚函数相同，并根据派生类的需要重新定义函数体。并根据派生类的需要重新定义函数体。C+规定，当一个成员函数被声明为虚函数后，其派规定，当一个成员函数被声明为虚函数后，其派生类中的同名函数都自动成为虚函数。因此在派生类生类中的同名函数都自动成

27、为虚函数。因此在派生类重新声明该虚函数时，可以加重新声明该虚函数时，可以加virtual，也可以不加，也可以不加，但习惯上一般在每一层声明该函数时都加但习惯上一般在每一层声明该函数时都加virtual，使使程序更加清晰。程序更加清晰。如果在派生类中没有对基类的虚函数重新定义，则派如果在派生类中没有对基类的虚函数重新定义，则派生类简单地继承其直接基类的虚函数。生类简单地继承其直接基类的虚函数。(3)定义一个指向基类对象的指针变量，并使它指向定义一个指向基类对象的指针变量，并使它指向同一类族中需要调用该函数的对象。同一类族中需要调用该函数的对象。(4)通过该指针变量调用此虚函数，此时调用的就是通过

28、该指针变量调用此虚函数，此时调用的就是指针变量指向的对象的同名函数。指针变量指向的对象的同名函数。通过虚函数与指向基类对象的指针变量的配合使用，通过虚函数与指向基类对象的指针变量的配合使用，就能方便地调用同一类族中不同类的同名函数，只要就能方便地调用同一类族中不同类的同名函数，只要先用基类指针指向即可。如果指针不断地指向同一类先用基类指针指向即可。如果指针不断地指向同一类族中不同类的对象，就能不断地调用这些对象中的同族中不同类的对象，就能不断地调用这些对象中的同名函数。这就如同前面说的，不断地告诉出租车司机名函数。这就如同前面说的，不断地告诉出租车司机要去的目的地，然后司机把你送到你要去的地方

29、。要去的目的地，然后司机把你送到你要去的地方。需要说明；有时在基类中定义的非虚函数会在派生类需要说明；有时在基类中定义的非虚函数会在派生类中被重新定义中被重新定义(如例如例12.1中的中的area函数函数)，如果用基类，如果用基类指针调用该成员函数，则系统会调用对象中基类部分指针调用该成员函数，则系统会调用对象中基类部分的成员函数；如果用派生类指针调用该成员函数，则的成员函数；如果用派生类指针调用该成员函数，则系统会调用派生类对象中的成员函数，这并不是多态系统会调用派生类对象中的成员函数，这并不是多态性行为性行为(使用的是不同类型的指针使用的是不同类型的指针),没有用到虚函数没有用到虚函数的功

30、能。的功能。以前介绍的函数重载处理的是同一层次上的同名函数以前介绍的函数重载处理的是同一层次上的同名函数问题，而虚函数处理的是不同派生层次上的同名函数问题，而虚函数处理的是不同派生层次上的同名函数问题，前者是横向重载，后者可以理解为纵向重载。问题，前者是横向重载，后者可以理解为纵向重载。但与重载不同的是但与重载不同的是:同一类族的虚函数的首部是相同同一类族的虚函数的首部是相同的，而函数重载时函数的首部是不同的的，而函数重载时函数的首部是不同的(参数个数或参数个数或类型不同类型不同)。编译系统要根据已有的信息，对同名函数的调用作出编译系统要根据已有的信息，对同名函数的调用作出判断。对于调用同一类

31、族中的虚函数，应当在调用时判断。对于调用同一类族中的虚函数，应当在调用时用一定的方式告诉编译系统，你要调用的是哪个类对用一定的方式告诉编译系统，你要调用的是哪个类对象中的函数。这样编译系统在对程序进行编译时，即象中的函数。这样编译系统在对程序进行编译时，即能确定调用的是哪个类对象中的函数。能确定调用的是哪个类对象中的函数。确定调用的具体对象的过程称为关联确定调用的具体对象的过程称为关联(binding)。在在这里是指把一个函数名与一个类对象捆绑在一起，建这里是指把一个函数名与一个类对象捆绑在一起，建立关联。一般地说，关联指把一个标识符和一个存储立关联。一般地说，关联指把一个标识符和一个存储地址

32、联系起来。地址联系起来。12.3.2 静态关联与动态关联静态关联与动态关联 前面所提到的函数重载和通过对象名调用的虚函数，前面所提到的函数重载和通过对象名调用的虚函数，在编译时即可确定其调用的虚函数属于哪一个类，其在编译时即可确定其调用的虚函数属于哪一个类，其过程称为静态关联过程称为静态关联(static binding)，由于是在运行由于是在运行前进行关联的，故又称为早期关联前进行关联的，故又称为早期关联(early binding)。函数重载属静态关联。函数重载属静态关联。在上一小节程序中看到了怎样使用虚函数，在调用虚在上一小节程序中看到了怎样使用虚函数，在调用虚函数时并没有指定对象名，那

33、么系统是怎样确定关联函数时并没有指定对象名，那么系统是怎样确定关联的呢？是通过基类指针与虚函数的结合来实现多态性的呢？是通过基类指针与虚函数的结合来实现多态性的。先定义了一个指向基类的指针变量，并使它指向的。先定义了一个指向基类的指针变量，并使它指向相应的类对象，然后通过这个基类指针去调用虚函数相应的类对象，然后通过这个基类指针去调用虚函数(例如例如“pt-display()”)。显然，对这样的调用方式，显然，对这样的调用方式，编译系统在编译该行时是无法确定调用哪一个类对象编译系统在编译该行时是无法确定调用哪一个类对象的虚函数的。因为编译只作静态的语法检查，光从语的虚函数的。因为编译只作静态的

34、语法检查，光从语句形式是无法确定调用对象的。句形式是无法确定调用对象的。在这样的情况下，编译系统把它放到运行阶段处理，在这样的情况下，编译系统把它放到运行阶段处理，在运行阶段确定关联关系。在运行阶段，基类指针变在运行阶段确定关联关系。在运行阶段，基类指针变量先指向了某一个类对象，然后通过此指针变量调用量先指向了某一个类对象，然后通过此指针变量调用该对象中的函数。此时调用哪一个对象的函数无疑是该对象中的函数。此时调用哪一个对象的函数无疑是确定的。例如，先使确定的。例如，先使pt指向指向grad1，再执行再执行“pt-display()”，当然是调用当然是调用grad1中的中的display函数。

35、由于是在运函数。由于是在运行阶段把虚函数和类对象行阶段把虚函数和类对象“绑定绑定”在一起的，因此，在一起的，因此，此过程称为动态关联此过程称为动态关联(dynamic binding)。这种多态性这种多态性是动态的多态性，即运行阶段的多态性。是动态的多态性，即运行阶段的多态性。在运行阶段，指针可以先后指向不同的类对象，从而在运行阶段，指针可以先后指向不同的类对象，从而调用同一类族中不同类的虚函数。由于动态关联是在调用同一类族中不同类的虚函数。由于动态关联是在编译以后的运行阶段进行的，因此也称为滞后关联编译以后的运行阶段进行的，因此也称为滞后关联(late binding)。使用虚函数时，有两点

36、要注意使用虚函数时，有两点要注意:(1)只能用只能用virtual声明类的成员函数，使它成为虚函声明类的成员函数，使它成为虚函数，而不能将类外的普通函数声明为虚函数。因为虚数，而不能将类外的普通函数声明为虚函数。因为虚函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定函数的作用是允许在派生类中对基类的虚函数重新定义。显然，它只能用于类的继承层次结构中。义。显然，它只能用于类的继承层次结构中。(2)一个成员函数被声明为虚函数后，在同一类族中一个成员函数被声明为虚函数后，在同一类族中的类就不能再定义一个非的类就不能再定义一个非virtual的但与该虚函数具有的但与该虚函数具有相同的参数相同的参数(包括

37、个数和类型包括个数和类型)和函数返回值类型的同和函数返回值类型的同名函数。名函数。根据什么考虑是否把一个成员函数声明为虚函数呢？根据什么考虑是否把一个成员函数声明为虚函数呢？主要考虑以下几点主要考虑以下几点:12.3.3 在什么情况下应当声明虚函数在什么情况下应当声明虚函数(1)首先看成员函数所在的类是否会作为基类。然后首先看成员函数所在的类是否会作为基类。然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能，如果看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能，如果希望更改其功能的，一般应该将它声明为虚函数。希望更改其功能的，一般应该将它声明为虚函数。(2)如果成员函数在类被继承后功能不需修改，或派如果成员

38、函数在类被继承后功能不需修改，或派生类用不到该函数，则不要把它声明为虚函数。不要生类用不到该函数，则不要把它声明为虚函数。不要仅仅考虑到要作为基类而把类中的所有成员函数都声仅仅考虑到要作为基类而把类中的所有成员函数都声明为虚函数。明为虚函数。(3)应考虑对成员函数的调用是通过对象名还是通过应考虑对成员函数的调用是通过对象名还是通过基类指针或引用去访问，如果是通过基类指针或引用基类指针或引用去访问，如果是通过基类指针或引用去访问的，则应当声明为虚函数。去访问的，则应当声明为虚函数。(4)有时，在定义虚函数时，并不定义其函数体，即有时，在定义虚函数时，并不定义其函数体，即函数体是空的。它的作用只是

39、定义了一个虚函数名，函数体是空的。它的作用只是定义了一个虚函数名，具体功能留给派生类去添加。在具体功能留给派生类去添加。在12.4节中将详细讨论节中将详细讨论此问题。此问题。需要说明的是需要说明的是:使用虚函数，系统要有一定的空间开使用虚函数，系统要有一定的空间开销。当一个类带有虚函数时，编译系统会为该类构造销。当一个类带有虚函数时，编译系统会为该类构造一个虚函数表一个虚函数表(virtual function table，简称简称vtable)，它是一个指针数组，存放每个虚函数的入口地址。它是一个指针数组，存放每个虚函数的入口地址。系统在进行动态关联时的时间开销是很少的，因此，系统在进行动态

40、关联时的时间开销是很少的，因此，多态性是高效的。多态性是高效的。析构函数的作用是在对象撤销之前做必要的析构函数的作用是在对象撤销之前做必要的“清理现清理现场场”的工作。当派生类的对象从内存中撤销时一般先的工作。当派生类的对象从内存中撤销时一般先调用派生类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。调用派生类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。但是，如果用但是，如果用new运算符建立了临时对象，若基类中运算符建立了临时对象，若基类中有析构函数，并且定义了一个指向该基类的指针变量。有析构函数，并且定义了一个指向该基类的指针变量。在程序用带指针参数的在程序用带指针参数的delete运算符撤销对象时，会运

41、算符撤销对象时，会发生一个情况发生一个情况:系统会只执行基类的析构函数，而不系统会只执行基类的析构函数，而不执行派生类的析构函数。执行派生类的析构函数。12.3.4 虚析构函数虚析构函数例例12.3 基类中有非虚析构函数时的执行情况。基类中有非虚析构函数时的执行情况。为简化程序，只列出最必要的部分。为简化程序，只列出最必要的部分。#include using namespace std;class Point/定义基类定义基类Point类类public:Point()/Point类构造函数类构造函数 Point()coutexecuting Point destructorendl;/Poin

42、t类析构函数类析构函数;class Circle:public Point /定义派生类定义派生类Circle类类public:Circle()/Circle类构造函数类构造函数 Circle()coutexecuting Circle destructorendl;/Circle类析构函数类析构函数 private:int radius;int main()Point*p=new Circle;/用用new开辟动态存储空间开辟动态存储空间delete p;/用用delete释放动态存储空间释放动态存储空间return 0;这只是一个示意的程序。这只是一个示意的程序。p是指向基类的指针变量，是

43、指向基类的指针变量，指向指向new开辟的动态存储空间，希望用开辟的动态存储空间，希望用detele释放释放p所所指向的空间。但运行结果为指向的空间。但运行结果为executing Point destructor表示只执行了基类表示只执行了基类Point的析构函数，而没有执行派的析构函数，而没有执行派生类生类Circle的析构函数。原因是以前介绍过的。如果的析构函数。原因是以前介绍过的。如果希望能执行派生类希望能执行派生类Circle的析构函数，可以将基类的的析构函数，可以将基类的析构函数声明为虚析构函数，如析构函数声明为虚析构函数，如virtual Point()coutexecuting

44、Point destructorendl;程序其他部分不改动，再运行程序，结果为程序其他部分不改动，再运行程序，结果为executing Circle destructorexecuting Point destructor先调用了派生类的析构函数，再调用了基类的析构函先调用了派生类的析构函数，再调用了基类的析构函数，符合人们的愿望。当基类的析构函数为虚函数时，数，符合人们的愿望。当基类的析构函数为虚函数时，无论指针指的是同一类族中的哪一个类对象，系统会无论指针指的是同一类族中的哪一个类对象，系统会采用动态关联，调用相应的析构函数，对该对象进行采用动态关联，调用相应的析构函数，对该对象进行清理

45、工作。清理工作。如果将基类的析构函数声明为虚函数时，由该基类所如果将基类的析构函数声明为虚函数时，由该基类所派生的所有派生类的析构函数也都自动成为虚函数，派生的所有派生类的析构函数也都自动成为虚函数，即使派生类的析构函数与基类的析构函数名字不相同。即使派生类的析构函数与基类的析构函数名字不相同。最好把基类的析构函数声明为虚函数。这将使所有派最好把基类的析构函数声明为虚函数。这将使所有派生类的析构函数自动成为虚函数。这样，如果程序中生类的析构函数自动成为虚函数。这样，如果程序中显式地用了显式地用了delete运算符准备删除一个对象，而运算符准备删除一个对象，而delete运算符的操作对象用了指向

46、派生类对象的基类指针，运算符的操作对象用了指向派生类对象的基类指针，则系统会调用相应类的析构函数。则系统会调用相应类的析构函数。虚析构函数的概念和用法很简单，但它在面向对象程虚析构函数的概念和用法很简单，但它在面向对象程序设计中却是很重要的技巧。专业人员一般都习惯声序设计中却是很重要的技巧。专业人员一般都习惯声明虚析构函数，即使基类并不需要析构函数，也显式明虚析构函数，即使基类并不需要析构函数，也显式地定义一个函数体为空的虚析构函数，以保证在撤销地定义一个函数体为空的虚析构函数，以保证在撤销动态分配空间时能得到正确的处理。动态分配空间时能得到正确的处理。构造函数不能声明为虚函数。这是因为在执行

47、构造函构造函数不能声明为虚函数。这是因为在执行构造函数时类对象还未完成建立过程，当然谈不上函数与类数时类对象还未完成建立过程，当然谈不上函数与类对象的绑定。对象的绑定。有时在基类中将某一成员函数定为虚函数，并不是基有时在基类中将某一成员函数定为虚函数，并不是基类本身的要求，而是考虑到派生类的需要，在基类中类本身的要求，而是考虑到派生类的需要，在基类中预留了一个函数名，具体功能留给派生类根据需要去预留了一个函数名，具体功能留给派生类根据需要去定义。例如在本章的例定义。例如在本章的例12.1程序中，基类程序中，基类Point中没有中没有求面积的求面积的area函数，因为函数，因为“点点”是没有面积

48、的，也就是没有面积的，也就是说，基类本身不需要这个函数，所以在例是说，基类本身不需要这个函数，所以在例12.1程序程序中的中的Point类中没有定义类中没有定义area函数。但是，在其直接函数。但是，在其直接派生类派生类Circle和间接派生类和间接派生类Cylinder中都需要有中都需要有area函数，而且这两个函数，而且这两个area函数的功能不同，一个是求圆函数的功能不同，一个是求圆面积，一个是求圆柱体表面积。面积，一个是求圆柱体表面积。12.4 纯虚函数与抽象类纯虚函数与抽象类 12.4.1 纯虚函数纯虚函数有的读者自然会想到，在这种情况下应当将有的读者自然会想到，在这种情况下应当将a

49、rea声明声明为虚函数。可以在基类为虚函数。可以在基类Point中加一个中加一个area函数，并函数，并声明为虚函数声明为虚函数:virtual float area()const return 0;其返回值为其返回值为0，表示，表示“点点”是没有面积的。其实，在是没有面积的。其实，在基类中并不使用这个函数，其返回值也是没有意义的。基类中并不使用这个函数，其返回值也是没有意义的。为简化，可以不写出这种无意义的函数体，只给出函为简化，可以不写出这种无意义的函数体，只给出函数的原型，并在后面加上数的原型，并在后面加上“=0”，如，如virtual float area()const=0;/纯虚函数

50、纯虚函数这就将这就将area声明为一个纯虚函数声明为一个纯虚函数(pure virtual function)。纯虚函数是在声明虚函数时被纯虚函数是在声明虚函数时被“初始化初始化”为为0的函数。声明纯虚函数的一般形式是的函数。声明纯虚函数的一般形式是virtual 函数类型函数类型 函数名函数名(参数表列参数表列)=0;注意注意:纯虚函数没有函数体；纯虚函数没有函数体；最后面的最后面的“=0”并并不表示函数返回值为不表示函数返回值为0，它只起形式上的作用，告诉，它只起形式上的作用，告诉编译系统编译系统“这是纯虚函数这是纯虚函数”;这是一个声明语句，这是一个声明语句，最后应有分号。最后应有分号。