《计算机网络原理》第八章-多态和虚函数-精选课件.pdf

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1、 第第八八章章 多多态态和和虚虚函函数数C+第 1 页 共 24 页本本章章主主要要内内容容l多多态态性性l虚虚函函数数l多多重重继继承承与与虚虚函函数数l类类成成员员函函数数指指针针与与多多态态性性第 2 页 共 24 页多多态态性性 所谓多态性就是不同对象收到相同的消息时,产生不同的动作.直观地说,多态性是指用一个名字定义不同的函数,这些函数执行不同但又类似的操作,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数.第 3 页 共 24 页多多态态性性多多态态性性 编编译译时时的的多多态态性性静静态态联联编编运运行行时时的的多多态态性性动动态态联联编编运运行行时时的的多多态态性性是

2、是指指在在程程序序执执行行前前,无无法法根根据据函函数数名名和和参参数数来来确确定定该该调调用用哪哪一一个个函函数数,必必须须在在程程序序执执行行过过程程中中,根根据据执执行行的的具具体体情情况况来来动动态态地地确确定定.它它是是通通过过类类继继承承关关系系和和虚虚函函数数来来实实现现的的.目目的的也也是是建建立立一一种种通通用用的的程程序序.通通用用性性是是程程序序追追求求的的主主要要目目标标之之一一.通通过过函函数数的的重重载载和和运运算算符符的的重重载载来来实实现现的的.第 4 页 共 24 页#includeclass A public:void show()coutA;class B

3、:public A public:void show()coutshow();pc=&b;pc-show();输输出出结结果果为为:A A声声明明的的基基类类指指针针只只能能指指向向基基类类第 5 页 共 24 页虚虚函函数数虚函数提供了一种更为灵活的多态性机制.虚函数允许函数调用与函数体之间的联系在运行时才建立,也就是在运行时才决定如何动作,即所谓的动态联编.l虚函数的作用在类的继承层次结构中,在不同的层次中可以出现名字相同、参数个数和类型都相同而功能不同的函数.当编译器编译虚函数时,编译系统将用动态连接的方式进行编译.即在编译时不确定该虚函数的版本,而是用一种机制(虚函数表),在运行过程根

4、据其所指向的实例决定使用哪一个函数版本.第 6 页 共 24 页虚虚函函数数l定义虚函数的一般格式为:virtual 成员函数名().virtual void show(int x)/定义虚函数show()cout“x=xendl;l 说明:l 1)当基类的某个成员函数为虚函数时,它的所有派生类中与虚函数相同的函数都为虚函数,不管它们前面有没有冠以virtuall 2)当基类中的某个成员函数被定义为虚函数时,在其派生类中通常要对该函数重新定义.第 7 页 共 24 页#includeclass Base public:Base(int x,int y)a=x;b=y;virtual void

5、show()/定定义义虚虚函函数数show()coutBase-n;couta bendl;private:int a,b;class Derived:public Base public:Derived(int x,int y,int z):Base(x,y)c=z;void show()/重重新新定定义义虚虚函函数数show()cout Derived-n;coutcshow();/调调用用基基类类Base的的show()版版本本 pc=&mc;pc-show();/调调用用派派生生类类Derived的的show()版版本本 程程序序运运行行结结果果如如下下:Base-60 60Deriv

6、ed-30 第 9 页 共 24 页虚虚函函数数虚虚函函数数的的限限制制:1.必必须须是是成成员员函函数数2.不不能能是是静静态态成成员员函函数数3.不不能能是是inline函函数数4.构构造造函函数数不不能能是是虚虚函函数数第 10 页 共 24 页虚虚函函数数运运行行中中的的多多态态需需满满足足的的条条件件:1.首先类之间满足类型兼容规则2.派生类改写了虚函数;3.要由成员函数来调用或者通过指针、引用来访问虚函数.第 11 页 共 24 页虚虚函函数数l虚函数与函数重载在一个派生类中重新定义基类的虚函数是函数重载的另一种特殊形式,但它不同于一般的函数重载.l l当重载一个虚函数时,要求函数

7、名、返回类型、参量个数、参量类型和顺序都与基类中原型完全相同.如有不同,系统会根据不同情况分别处理.有如下两种情况:l 1.仅返回类型不同,其余均相同,系统会当作出错处理.l 2.函数原型不同,仅函数名相同.此时,系统会将它认为是一般的函数重载,对该函数的调用不具有动态多态性.第 12 页 共 24 页虚虚函函数数注注意意:1.构构造造函函数数不不能能定定义义为为虚虚函函数数2.析析构构函函数数可可以以定定义义为为虚虚函函数数3.如如果果一一个个类类中中定定义义了了虚虚函函数数,则则析析构构函函数数也也应应定定义义为为虚虚函函数数4.若若基基类类的的析析构构函函数数为为虚虚函函数数,而而派派生

8、生类类中中为为定定义义析析构构函函数数时时,默默认认的的析析构构函函数数也也为为虚虚函函数数第 13 页 共 24 页虚虚函函数数在在构构造造函函数数和和析析构构函函数数中中调调用用虚虚函函数数采采用用静静态态联联编编,即即它它们们所所调调用用的的虚虚函函数数只只能能是是自自己己的的类类或或基基类类中中定定义义的的函函数数,不不能能是是任任何何派派生生类类中中重重定定义义的的虚虚函函数数.参参考考P172【例例8.3】第 14 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类l纯虚函数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,在基类中预留了一个函数名,具体

9、功能留给派生类根据需要去定义.如:基类Point中没有求面积的area函数;直接派生类Circle中需要有area函数求圆面积;间接派生类Cylinder中需要有area函数求圆柱体表面积.第 15 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类可以在基类Point中加一个area函数,并声明为虚函数:virtual float area()return 0;其返回值为0,表示“点”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.为简化,只给出函数的原型,并在后面加上“=0”,如virtual float area()=0;/纯虚函数 纯虚函数:是在声明虚函数时被“初始化”

10、为0的函数.声明纯虚函数的一般形式是:virtual 函数类型 函数名(参数表列)=0;第 16 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类l注注意意:1.纯纯虚虚函函数数没没有有函函数数体体;2.最最后后面面的的“=0”并并不不表表示示函函数数返返回回值值为为0,它它只只起起形形式式上上的的作作用用,告告诉诉编编译译系系统统“这这是是纯纯虚虚函函数数”;3.这这是是一一个个声声明明语语句句,最最后后应应有有分分号号.4.纯纯虚虚函函数数的的作作用用是是在在基基类类中中为为其其派派生生类类保保留留一一个个函函数数的的名名字字,以以便便派派生生类类根根据据需需要要对对它它进进行行定定义义.5.

11、如如果果在在一一个个类类中中声声明明了了纯纯虚虚函函数数,而而在在其其派派生生类类中中没没有有对对该该函函数数定定义义,则则该该虚虚函函数数在在派派生生类类中中仍仍然然为为纯纯虚虚函函数数.第 17 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类抽象类:如果声明了一个类,它们不用来生成对象.定义这些类的惟一目的是用它作为基类去建立派生类.它们作为一种基本类型提供给用户,用户在这个基础上根据自己的需要定义出功能各异的派生类.用这些派生类去建立对象.这种不用来定义对象而只作为一种基本类型用作继承的类,称为抽象类(abstract class),由于它常用作基类,通常称为抽象基类(abstract b

12、ase class).第 18 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类凡是包含纯虚函数的类都是抽象类.因为纯虚函数是不能被调用的,包含纯虚函数的类是无法建立对象的.抽象类的作用是作为一个类族的共同基类,或者说,为一个类族提供一个公共接口.一个类层次结构中当然也可不包含任何抽象类,每一层次的类都是实际可用的,可以用来建立对象的.但是,许多好的面向对象的系统,其层次结构的顶部是一个抽象类,甚至顶部有好几层都是抽象类.第 19 页 共 24 页虚虚函函数数与与抽抽象象类类如果在抽象类所派生出的新类中对基类的所有纯虚函数进行了定义,那么这些函数就被赋予了功能,可以被调用,这个派生类就不是抽象类,

13、可以用来创建对象.如果在派生类中没有对所有纯虚函数进行定义,则此派生类仍然是抽象类,不能用来定义对象.虽然抽象类不能定义对象(或者说抽象类不能实例化),但可以定义指向抽象类数据的指针变量.当派生类成为具体类之后,就可以用这种指针指向派生类对象,然后通过该指针调用虚函数,实现多态性的操作.第 20 页 共 24 页l#include lusing namespace std;lclass B0 /抽抽象象基基类类B0声声明明l public:/外外部部接接口口virtual void display()=0;/纯虚函数成员l;lclass B1:public B0 /公公有有派派生生l publ

14、ic:void display()coutB1:display()endl;/虚成员函数l;lclass D1:public B1 /公公有有派派生生l public:void display()coutD1:display()display();lint main()/主主函函数数lB0*p;/声声明明抽抽象象基基类类指指针针lB1 b1;/声声明明派派生生类类对对象象lD1 d1;/声声明明派派生生类类对对象象lp=&b1;lfun(p);/调调用用派派生生类类B1函函数数成成员员lp=&d1;lfun(p);/调调用用派派生生类类D1函函数数成成员员l运运行行结结果果:B1:displa

15、y()D1:display()第 22 页 共 24 页多多重重继继承承与与虚虚函函数数l多多重重继继承承被被视视为为多多个个单单一一继继承承的的组组合合,调调用用虚虚函函数数的的方方式式与与单单一一继继承承一一样样.l参参照照P176【例例8.5】第 23 页 共 24 页类类成成员员函函数数指指针针与与多多态态性性l在在派派生生类类中中,当当一一个个指指向向基基类类成成员员函函数数的的指指针针指指向向一一个个虚虚函函数数,并并通通过过指指向向对对象象的的基基类类指指针针或或引引用用访访问问这这个个虚虚函函数数时时,发发生生多多态态性性.l参参照照P176【例例8.6】第 24 页 共 24 页