多態(tài)性以及虛函數(shù)

1、關(guān)于多態(tài)性和虛函數(shù)第1頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三多態(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)性使用重載來獲得，運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過使用繼承和虛函數(shù)獲得。 C+語言中，重載包括函數(shù)重載和運(yùn)算符重載。第2頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.1 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3頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.1.1 運(yùn)

2、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)處理命令的開始符號(hào)#第4頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三2. 運(yùn)算符重載的規(guī)則 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。 重載之后運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性都不能改變。 運(yùn)算符重載是針對(duì)新類型數(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

3、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5頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.1.2 用成員函數(shù)重載運(yùn)算符 在類定義體中聲明運(yùn)算符函數(shù)的形式為: type operator (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

4、它的操作數(shù)一定要是定義它的特定類的對(duì)象。第6頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.1】用成員函數(shù)重載運(yùn)算符+#includeclass point private: float x,y; public: point(float xx=0, float yy=0)x=xx; y=yy; float get_x()return x; float get_y()return y; point operator +(point q);/重載運(yùn)算符“+” ;point point:operator +(point q) return point(x+q.x, y+q.y);

5、void main() point p1(3,3), p2(2,2), p3;/聲明point類的對(duì)象 p3=p1+p2;或p1. operator +(p2)/兩點(diǎn)相加 coutp1+p2:x=p3.get_x(),y=p3.get_y()endl;第7頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.2】用成員函數(shù)重載運(yùn)算符+#include point point:operator +()class point +x; private: +y;float x,y; return *this; public: point(float xx=0,float yy=0)x=xx

6、;y=yy;float get_x()return x;float get_y()return y; point operator +();/重載前置運(yùn)算符“+”;void main() point p1(10,10); +p1;或 coutp1:x=p1.get_x(),y=p1.get_y()endl;第8頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.1.3 用友元函數(shù)重載運(yùn)算符friend type operator (參數(shù)表);注意友元函數(shù)不屬于任何類，它沒有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)

7、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：type operator (參數(shù)表) / 運(yùn)算符處理程序代碼第9頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.3】用友員函數(shù)重載運(yùn)算符+#includeclass point private: float x,y; public: point(float xx=0, float yy=0)x=xx; y=yy; float get_x()return x; float get_y()return y; friend point operator +(point p1, point

8、p2);/重載運(yùn)算符“+” ;point operator +(point p1, point p2) return point(p1.x+p2.x, p1.y+p2.y); void main() point p1(3,3), p2(2,2), p3;/聲明point類的對(duì)象 p3=p1+p2;或operator +(p1,p2)/兩點(diǎn)相加 coutp1+p2:x=p3.get_x(),y=p3.get_y()endl;第10頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.1.4 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+重載的語法oper

9、ator+(); /前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11頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.2 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12頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.2.1 為什么要引入虛函數(shù) 指向基類對(duì)象的指針都可以指向它的公有派生類對(duì)象，但不能指向它的私有派生類對(duì)象。不能將一個(gè)聲明為指向派生類對(duì)象的指針指向其基類的一個(gè)對(duì)象。 聲明為指向基類對(duì)象的指針，當(dāng)它指向公有派生類對(duì)象時(shí)，只能利用它來直接訪問

10、派生類中從基類繼承來的成員，不能直接訪問公有派生類中特定的成員。 若想訪問其公有派生類的特定成員，可以將基類指針顯式類型轉(zhuǎn)換為派生類指針來實(shí)現(xiàn)。 【例6.14】引入虛函數(shù)舉例第13頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.14】引入虛函數(shù)舉例#include class base public:void who()coutthis is the class of base!endl; ;class derive1:public base public:void who()coutthis is the class of derive1!endl; ;class deri

11、ve2:public base public:void who()coutthis is the class of derive2!who(); derive1 obj2; p=&obj3; derive2 obj3; p-who(); p=&obj1; (derive2 *)p)-who(); p-who(); obj2.who(); p=&obj2; obj3.who(); p-who(); 第14頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.2.2 虛函數(shù)的定義與使用 1虛函數(shù)的定義 虛函數(shù)定義是在基類中進(jìn)行的（virtual）,虛函數(shù)提供了一種接口界面。在基類中的某個(gè)成

12、員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，在派生類中重新定義虛函數(shù)時(shí)，都必須與基類中的原型完全相同。 虛函數(shù)是一種非靜態(tài)的成員函數(shù)，說明虛函數(shù)的方法如下： virtual 類型函數(shù)名（參數(shù)表）第15頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三2. 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)或者類型不應(yīng)相同；而虛函數(shù)則要求函數(shù)名、返回值類型和參數(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)用不同類的虛函數(shù)；(4) 虛函數(shù)在運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出多態(tài)

13、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16頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.15】虛函數(shù)與重載函數(shù)的關(guān)系 #include void main() class base base obj1,*ptr; public: derive obj2; virtual void f1() ptr=&obj1; coutf1 function of basef1(); virtual void f2() ptr-f2(); coutf2 function of basef3();virtual void f3() ptr=&obj2;coutf3 fun

14、ction of basef1();void f4() ptr-f2();coutf4 function of basef4(); class derive:public base void f1() / 仍為虛函數(shù)coutf1 function of derive!endl;void f2(int x) / 丟失虛特性coutf2 function of deriveendl;/int f3() 錯(cuò)誤，只有返回類型不同/coutf3 function of deriveendl;void f4()coutf4 function of deriveendl;第17頁，共30頁，2022年，5月

15、20日，19點(diǎn)43分，星期三3虛函數(shù)的使用 定義一個(gè)基類的對(duì)象指針或引用便可使其在需要時(shí)指向相應(yīng)的派生類對(duì)象，可以調(diào)用該對(duì)象所對(duì)應(yīng)的類中已被“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)是基類中定義的函數(shù)而不是在任何派生類中重定義的函數(shù)。第18頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.16】虛函數(shù)的使用舉例#include void main() class A A a; public: B b; A() A *p=&b; coutthe constructor

16、 of class Af(); f(); p-g(); virtual void f() p-h(); coutA:f()endl; a.f(); void g() a.g(); coutA:g()endl; a.h(); void h() b.f(); coutA:h()endl; b.g(); f(); g(); b.h(); class B: public A public: void f() coutB:f()endl; void g() coutB:g()endl;第19頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三4.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)

17、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)是自己的類或基類中定義的函數(shù)而不是在任何派生類中重定義的函數(shù)。 使用對(duì)象調(diào)用虛函數(shù)也采用靜態(tài)聯(lián)編。第20頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.18】在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用虛函數(shù)。#include class base public:base() coutconstruct baseendl; virtual void vf() coutbase:vf() calledendl;class son:public base public:son()vf(); void g()vf(); ;class grandson:p

18、ublic son public: grandson() coutconstruct grandsonendl; void vf() coutgrandson:vf() calledn;void main() grandson gs; gs.g(); 第21頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三 6.3 純虛函數(shù)和抽象類6.3.1 純虛函數(shù)的概念 純虛函數(shù)是一種沒有具體實(shí)現(xiàn)的特殊的虛函數(shù)。純虛函數(shù)的定義格式如下：virtual 類型(函數(shù)名)(參數(shù)表)=0； 第22頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.3.2 抽象類的概念 1抽象類和具體類的概念 如

19、果一個(gè)類至少有一個(gè)純虛函數(shù)，那么就稱該類為抽象類。 抽象類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，其它類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)由其具體的派生類來提供。第23頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三2對(duì)抽象類的規(guī)定(1) 抽象類只能作為基類來派生新類，不能建立抽象類的對(duì)象。(2) 可以聲明指向抽象類的指針和引用，此指針可以指向它的公有派生類，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。第24頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三【例6.20】計(jì)算各類形狀的總面積#include float total(shape * s , int n) class

20、 shape / 抽象類的定義 public: float sum=0; virtual float area()=0; ; for(int i=0; iarea(); protected: return sum; float h, w; public: void main() triangle(float hh, float ww) h=hh; w=ww; shape *s4; float area() s0=new triangle(3,4); return h*w*0.5; ; s1=new rectangle(2,4); class rectangle: public triangle

21、 / 矩形類 s2=new circle(5); public: s3=new circle(8); rectangle(float h, float w):triangle(h, w) float sum=total(s,4); float area() coutsumendl; return h*w; ; class circle: public shape / 圓類 private: float radius; public:circle(float r) radius=r;float area() return radius*radius*3.14; ;第25頁，共30頁，2022年，

22、5月20日，19點(diǎn)43分，星期三6.4 虛析構(gòu)函數(shù) 如果一個(gè)基類的析構(gòu)函數(shù)被說明為虛函數(shù)，則它的派生類的析構(gòu)函數(shù)無論是否使用virtual進(jìn)行說明，都自動(dòng)成為虛析構(gòu)函數(shù)。 虛析構(gòu)函數(shù)的聲明語法如下： virtual 類名【例6.21】虛析構(gòu)函數(shù)的使用第26頁，共30頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)43分，星期三#include void main() #include class base base *px =new derive(5,7,base,derive); char *p; delete px; public: base(int sz, char *bptr) p = new char sz;strcpy( p,bptr);coutconstructor baseendl; virtual base() delete p; cout destructor basen; ;class derive: public base char *pp;public: