第6章 多態(tài)性及虛函數(shù)

1、第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 第第6章章 多態(tài)性與虛函數(shù)多態(tài)性與虛函數(shù)6.1 什么是多態(tài)性6.2 一個(gè)典型的例子6.3 利用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)性 6.3.1 虛函數(shù)的作用 6.3.2 靜態(tài)關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián) 6.3.3在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)6.4 純虛函數(shù)與抽象類 6.4.1 純虛函數(shù) 6.4.2 抽象類 6.4.3 應(yīng)用實(shí)例 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性 多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征。如果一種語(yǔ)言只支持類而不支持多態(tài)，是不能稱為面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的，只能說是基于對(duì)象的，如Ada，VB就屬此類。C+支持多態(tài)性。利用多態(tài)性可以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)易于擴(kuò)展

2、的系統(tǒng)。 多態(tài)是指一個(gè)事物有多種形態(tài)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性 所謂多態(tài)性就是當(dāng)不同對(duì)象收到相同的消息時(shí)產(chǎn)生不同的動(dòng)作。多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)重要內(nèi)容，利用多態(tài)性，可以更好地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，不但實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用， 而且使程序簡(jiǎn)潔，清楚和便于更新和升級(jí)。 多態(tài)性是通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。 在C+中，多態(tài)性表現(xiàn)形式之一是：具有不同功能的函數(shù)可以用同一個(gè)函數(shù)名，這樣就可以用一個(gè)函數(shù)名調(diào)用不同內(nèi)容的函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性生活中多態(tài)性的例子如下：學(xué)校的校長(zhǎng)向社會(huì)發(fā)布一則消息：9月1日新學(xué)年開學(xué)。不同的對(duì)象會(huì)做出不同的響應(yīng)：學(xué)生準(zhǔn)備好課本準(zhǔn)時(shí)到

3、校上課；家長(zhǎng)籌集學(xué)費(fèi)；教師要備好課；后勤部門要準(zhǔn)備好教室、宿舍和食堂.由于事先對(duì)各種人的任務(wù)已作了規(guī)定，有了預(yù)案，因此，在得到同一個(gè)消息時(shí)，各種人都知道自己應(yīng)當(dāng)怎么做，這就是多態(tài)性。如果不利用多態(tài)性，校長(zhǎng)就要分別給學(xué)生、家長(zhǎng)、教師、后勤部門等不同對(duì)象分別發(fā)通知，各自要做什么。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)角度看，多態(tài)性分為：靜態(tài)多態(tài)性和動(dòng)態(tài)多態(tài)性。編譯時(shí)的多態(tài)性（靜態(tài)多態(tài)性）是通過重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。重載函數(shù)有兩種方式：(1).在一個(gè)類中說明的重載在一個(gè)類中說明的重載函數(shù)之間靠所帶的參數(shù)個(gè)數(shù)或參數(shù)類型的不同加以區(qū)分。在編譯時(shí)系統(tǒng)可以根據(jù)參數(shù)的上述差異來區(qū)分這些函

4、數(shù)。(2).基類成員函數(shù)在派生類中重載在基類和派生類中的重載函數(shù)有兩種情況，一種是參數(shù)有所差別的重載，這種情況的使用和定義與上面在一個(gè)類中說明的重載函數(shù)相同。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性另一種是函數(shù)所帶的參數(shù)完全相同，只是他們屬于不同的類。在編譯時(shí)要區(qū)分這種函數(shù)有兩種方式：（1）使用類名加以區(qū)分如：circle:show() 或 point:show()（2）根據(jù)對(duì)象加以區(qū)分 如：circles acircle;point apoint;acircle.show();apoint.show();第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.1 什么是多態(tài)性什么是多態(tài)性動(dòng)態(tài)多態(tài)性的特點(diǎn)

5、是：不在編譯時(shí)確定調(diào)用的是哪個(gè)函數(shù)，而是在程序運(yùn)行過程中才動(dòng)態(tài)地確定操作所針對(duì)的對(duì)象。又稱為運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性。運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性是用虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子 例6.1 先建立一個(gè)Point類，包含數(shù)據(jù)成員x，y（坐標(biāo)點(diǎn)）。以它為基類，派生出一個(gè)Circle（圓）類，增加數(shù)據(jù)成員r（半徑）。再以Circle類為直接基類，派生出一個(gè)Cylinder（圓柱體）類，再增加數(shù)據(jù)成員h（高）。要求編寫程序，重載運(yùn)算符“”，使之能用于輸出以上類對(duì)象。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子（1）聲明類Point#include /聲明類Poi

6、ntclass Pointprotected:float x,y;public:void setpoint(float,float); / 設(shè)置坐標(biāo)值float getx() const return x; /讀x坐標(biāo)，getx為常成員函數(shù)float gety() const return y; /讀y坐標(biāo)，gety為常成員函數(shù)friend ostream & operator(ostream &,const Point &); /友元重載運(yùn)算符;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子/下面定義Point類的成員函數(shù)/定義Point類的構(gòu)造函數(shù)Po

7、int:Point(float a,float b) /對(duì)x，y初始化 x=a;y=b;void Point:setpoint(float a,float b) /對(duì)x，y賦以新值x=a;y=b;/重載運(yùn)算符 ，使之能輸出點(diǎn)的坐標(biāo)ostream & operator(ostream &output,const Point &p) outputp.x,p.yendl; return output;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子為提高效率，對(duì)程序分步調(diào)試。下面的main函數(shù)對(duì)基類Point進(jìn)行調(diào)試。int main() Point p(3.5,

8、6.4); /建立Point類對(duì)象p，對(duì)x，y初始化 coutx=p.getx(),y=p.gety()endl; /輸出p的坐標(biāo)值x，y p.setpoint(8.5,6.8); /重新設(shè)置p的坐標(biāo)值 coutp(new):pendl; /用重載運(yùn)算符輸出p點(diǎn)坐標(biāo)運(yùn)行結(jié)果：x=3.5,y=6.4p(new):8.5,6.8第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子（2）聲明派生類Circleclass Circle:public Point /Circle是Point類的公用派生類private:float radius;public:Circle(float x=0,fl

9、oat y=0,float r=0); /構(gòu)造函數(shù)void setRadius(float); /設(shè)置半徑值的函數(shù)float getRadius() const; /讀取半徑值的函數(shù)float area() const; /計(jì)算圓面積的函數(shù)friend ostream & operator(ostream &,const Circle &); /重載運(yùn)算符;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子/定義Circle類的構(gòu)造函數(shù)，對(duì)圓心坐標(biāo)和半徑初始化Circle:Circle(float a,float b,float r):Point(a,b),r

10、adius(r)/定義設(shè)置半徑值的函數(shù)void Circle:setRadius(float r) radius=r;/定義讀取半徑的函數(shù)float Circle:getRadius() const return radius;/ 定義計(jì)算圓面積的函數(shù)float Circle:area() const return 3.14159*radius*radius; / 重載運(yùn)算符,使之按規(guī)定的形式輸出圓的信息ostream & operator(ostream &output,const Circle &c) outputCenter=c.x,c.y,r=c.radius,

11、area=c.area()endl; return output;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子為了測(cè)試以上Circle類的定義，可以寫下面的主函數(shù)：int main() Circle c(3.5,6.4,5.2); /建立Circle類對(duì)象c并指定圓心坐標(biāo)和半徑 coutoriginal circle:nx=c.getx(),y=c.gety(),r=c.getRadius(),area=c.area()endl; /輸出圓心坐標(biāo)、半徑和面積 c.setRadius(7.5); /設(shè)置半徑值 c.setpoint(5,5); /設(shè)置圓心坐標(biāo)值x,y coutne

12、w circle:n:c; /用重載運(yùn)算符輸出圓對(duì)象的信息 Point &pRef=c; /pRef是Point類的引用，被c初始化 coutpRef:pRef; /輸出pRef的信息 return 0;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子運(yùn)行結(jié)果：original circle: (輸出原來的圓的數(shù)據(jù))x=3.5,y=6.4,r=5.2,area=84.9486new circle: (輸出修改后的圓的數(shù)據(jù))Center=5,5,r=7.5,area=176.714pRef:5,5 (輸出圓的圓心“點(diǎn)”的數(shù)據(jù)) 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一

13、個(gè)典型的例子（3）聲明Circle的派生類Cylinderclass Cylinder:public Circle Cylinder(float x=0,float y=0,float r=0,float h=0); /構(gòu)造函數(shù) void setHeight(float); /設(shè)置圓柱高的函數(shù) float getHeight() const; /讀取圓柱高的函數(shù) float area() const; /計(jì)算圓表面積的函數(shù) float volume() const; /計(jì)算圓柱體積的函數(shù) friend ostream& operator (ostream&, const Cyl

14、inder&); /重載運(yùn)算符 protected: float height; /圓柱高;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子/定義構(gòu)造函數(shù)Cylinder:Cylinder(float a,float b,float r,float h):Circle(a,b,r),height(h)/定義設(shè)置圓柱高的函數(shù)Cylinder:setHeight(float h)height=h;/定義讀取圓柱高的函數(shù) float Cylinder:getHeight() const return height; /定義計(jì)算圓表面積的函數(shù) float Cylinder:area

15、() const return 2*Circle:area()+2*3.14159*radius*height; / 定義計(jì)算圓柱體積的函數(shù) float Cylinder:volume() const return Circle:area()*height; / 重載運(yùn)算符的函數(shù)ostream & operator(ostream &output,const Cylinder& cy) outputCenter=cy.x,cy.y,r=cy.radius,h=cy.heightnarea=cy.area(),volume=cy.volume()endl; return

16、output;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子可以寫出下面的主函數(shù)：int main() Cylinder cy1(3.5,6.4,5.2,10); /建立Cylinder類對(duì)象cy1,并初始化coutoriginal Cylinder:nx=cy1.getx(),y=cy1.gety(),r=cy1.getRadius(),h=cy1.getHeight()narea=cy1.area(),volume=cy1.volume()endl; /用系統(tǒng)定義的運(yùn)算符輸出圓柱cy1的數(shù)據(jù) cy1.setHeight(15); /設(shè)置圓柱高 cy1.setRadius(7.

17、5); /設(shè)置圓半徑 cy1.setpoint(5,5); /設(shè)置圓心坐標(biāo)值x,y coutnnew Cylinder:n:cy1; /用重載運(yùn)算符輸出cy1的數(shù)據(jù) Point &pRef=cy1; /pRef是Point類對(duì)象的引用 coutpRef as a point:pRef; /pRef作為一個(gè)點(diǎn)輸出 Circle &cRef=cy1; /cRef是Circle類對(duì)象的引用 coutncRef as a circle:cRef; /cRef作為一個(gè)圓輸出 return 0;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子運(yùn)行結(jié)果： original cyl

18、inder: (輸出cy1的初始值) x=3.5,y=6.4,r=5.2,h=10 (輸出圓心坐標(biāo)x,y。半徑r,高h(yuǎn)) area=496.623,volume=849.486 new cylinder: (輸出cy1的新值) Center=5,5,r=7.5,h=15 (以5,5形式輸出圓心坐標(biāo)) area=1060.29,volume=2650.72 (輸出圓柱表面積area和體積volume) pRef as a point:5,5 (pRef作為一個(gè)點(diǎn)輸出) cRef as a Circle:Center=5,5,r=7.5,area=176.714 (cRef作為一個(gè)圓輸出)第6章

19、多態(tài)性與虛函數(shù) 6.2 一個(gè)典型的例子一個(gè)典型的例子程序分析：在Cylinder類中定義了area函數(shù)，它與Circle類中的area函數(shù)同名，cy1.area()調(diào)用的是Cylinder類的area函數(shù)，而不是Circle類的area()函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)屬于覆蓋，不是重載。 pRef是Point類的引用，用cy1對(duì)其初始化，但它不是cy1的別名，只是cy1中基類Point部分的別名，在輸出pRef時(shí)是作為一個(gè)Point類對(duì)象輸出的，也就是說，它是一個(gè)點(diǎn)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3 利用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)性利用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多態(tài)性 6.3.1 虛函數(shù)的作用 6.3.2 靜態(tài)關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)

20、6.3.3在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用(1)一般對(duì)象的指針 指向一般對(duì)象的指針與指向一般變量的指針，其定義和使用語(yǔ)法都是相同的。#include class class1 /.public:void show()coutthis is the class1!n; class class2 /.public:void show()coutshow();ptr2-show();return 1;運(yùn)行結(jié)果為：this is class of class1! th

21、is is class of class2!第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用(2)引入派生類后的對(duì)象指針前面介紹的一般對(duì)象的指針，他們各自獨(dú)立，沒有聯(lián)系，不能混用。引入派生類后，由于派生類是基類派生出來的，派生類和基類之間有關(guān)，他們的指針也是相關(guān)的。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用#include #include class stringchar *name;int length;public:string(char *str) length=strlen(str);name=new charlength+1;strcpy(name,s

22、tr);void show()coutnamen; 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 class de_string:public stringint age;public:de_string(char *str,int age):string(str)de_string:age=age;void show()string:show();coutthe age is:ageshow(); /調(diào)用string類的成員函數(shù)show()ptr1=&s2; /將ptr1指向string類的派生類de_string的對(duì)象s2ptr1-show(); /調(diào)用s2對(duì)象所屬

23、基類的show()函數(shù)ptr2=&s2; /將指針ptr2指向de_string類對(duì)象s2ptr2-show(); /調(diào)用de_string類的成員函數(shù)show()return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用運(yùn)行結(jié)果為：SmithJeanJeanthe age is:20從例子中可以看出，雖然ptr1指針已經(jīng)指向了s2對(duì)象（ptr1=&s1; ），但是它所調(diào)用的函數(shù)（ptr1-show(); ）仍然是其基類對(duì)象的成員函數(shù)，這是使用時(shí)要注意的問題。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 注意：（1）可以用一個(gè)聲明讓指向基類對(duì)

24、象的指針指向它的公有派生類的對(duì)象。若試圖指向它的私有派生類的對(duì)象則是被禁止的。class base;class derive:base;main()base obj1,*ptr1;derive obj2;ptr1=&obj1;ptr1=&obj2; /錯(cuò)誤，試圖指向它的私有派生類return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用（2）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。class base;class derive:public base;main()base obj1;derive obj2,*ptr;ptr=&obj

25、2;ptr=&obj1; /錯(cuò)誤，試圖將派生類的 指針指向基類的指針return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用（3）聲明為指向基類對(duì)象的指針，當(dāng)其指向派生類對(duì)象時(shí)，只能利用他來直接訪問派生類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。class basepublic:void show1();class derive:public basepublic:void show2();第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用main()base obj1,*ptr;derive obj2;ptr=&obj1;ptr-

26、show1();ptr=&obj2;ptr-show1(); /調(diào)用obj2從其基類繼承來的show1()ptr-show2(); /錯(cuò)誤，試圖調(diào)用派生類的特定成員return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用如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)。class poinprotected:int x,y;public:point(int x,int y)point:x=x;point:y=y;void show()putpixel(x,y,getcolor();void show1()coutx=xy=yn;第6章

27、多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class circles:public pointint radius;public:circles(int x,int y,int radius):point(x,y)circles:radius=radius;void show()circle(x,y,radius);void show2()show1();coutradius=radiusshow(); /調(diào)用obj1對(duì)象所屬類point中的成員函數(shù)，在屏幕上畫一個(gè)點(diǎn)ptr=&obj2;ptr-show(); /調(diào)用obj2對(duì)象從基類繼承來的成員函數(shù)，在屏幕上畫一個(gè)點(diǎn)第6章

28、多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用(circles*)ptr)-show(); /調(diào)用obj2對(duì)象的特定成員show()，畫一個(gè)圓getch();closegraph();ptr=&obj1;ptr-show1();ptr=&obj2;(circles*)ptr)-show2(); /調(diào)用obj2對(duì)象的成員函數(shù)show2()getch();return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用為什么要引入虛函數(shù),先看一個(gè)例子：#includeclass basepublic:void who()coutthis is the class

29、 of base! n;class derive1:public basepublic:void who()coutthis is the class of derive1! n;class derive2:public basepublic:void who()coutwho();p=&obj2;p-who(); /調(diào)用base類的who()p=&obj3;p-who(); /調(diào)用base類的who()obj2.who();obj3.who();return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用程序的運(yùn)行結(jié)果：this is the class o

30、f base! this is the class of base! this is the class of base! this is the class of derive1! this is the class of derive2! 在結(jié)果中與預(yù)想的相符， 卻是不希望得到的。也就是說，通過指針引起的普通成員函數(shù)調(diào)用，僅僅與指針的類型有關(guān)，而與此刻指向什么對(duì)象無關(guān)。要采用對(duì)指針的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的方法。(derive1*)p)-who();要使對(duì)象指針具有多態(tài)性，需要引入虛函數(shù)，將基類的who()函數(shù)聲明為虛函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的定義:虛

31、函數(shù)是引入了派生類概念以后，用來表現(xiàn)基類和派生類的成員函數(shù)之間的一種關(guān)系的。虛函數(shù)定義是在基類中進(jìn)行的，前面加上virtual。在派生類中可重新定義此函數(shù)，但函數(shù)原型，包括返回類型、函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型的順序，都必須與基類中的原型相同。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用例子：#includeclass basepublic:virtual void who()coutbasen;class first:public basepublic:void who()coutthe first derivationn;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)

32、的作用class second:public basepublic:void who()coutwho(); /調(diào)用base類的who()ptr=&obj2;ptr-who(); /調(diào)用first類的who()ptr=&obj3;ptr-who(); /調(diào)用second類的who()return 1; 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 (2)虛函數(shù)與重載函數(shù)的關(guān)系一般的函數(shù)重載，函數(shù)的返回類型及所帶的參量可以不同，僅是函數(shù)名相同即可。當(dāng)重載一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，派生類中重新定義此虛函數(shù)，要求函數(shù)原型，包括返回類型、函數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型的順序，都必須與基

33、類中的原型相同。若出現(xiàn)不同，有下面兩種情況：僅返回類型不同，系統(tǒng)會(huì)當(dāng)作出錯(cuò)處理。函數(shù)原型不同，僅函數(shù)名同，系統(tǒng)認(rèn)為它是一般的函數(shù)重載，丟失虛特性。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用#includeclass basepublic:virtual void f1()coutf1 function of base! n;virtual void f2()coutf2 function of base! n;virtual void f3()coutf3 function of base! n;void f4()coutf4 function of base! n;第6章

34、多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class derive:public basevoid f1()coutf1 function of derive! n;void f2(int x) /重載coutf2 function of derive! n;int f3(); /錯(cuò)誤，只有返回類型不同，應(yīng)去掉void f4() coutf1();ptr-f2();ptr-f3();ptr=&obj2;ptr-f1();ptr-f2();ptr-f4();return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用此例在基類中定義了3個(gè)虛函數(shù)f1()，f2(

35、)，f3()，這3個(gè)函數(shù)在派生類中被重新定義時(shí)，f1()符合規(guī)則，它仍為虛函數(shù)；f2()增加了一個(gè)整型參量，變?yōu)閒2(int x)，丟失了虛特性，變?yōu)橐话愕闹剌d函數(shù)；f3()的返回類型由void變?yōu)閕nt，系統(tǒng)指出沖突的出錯(cuò)信息?；愔械膄4()函數(shù)和派生類中的f4()函數(shù)都為一般的重載函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用在main()函數(shù)中定義了一個(gè)基類指針ptr，在執(zhí)行過程中當(dāng)指向基類對(duì)象時(shí)，用它調(diào)用的函數(shù)均為基類的成員函數(shù)；當(dāng)ptr指向派生類對(duì)象obj2時(shí)，ptr-f1()執(zhí)行的是派生類中的成員函數(shù)，這是因?yàn)閒1()為虛函數(shù)；ptr-f2()執(zhí)行的是基類的成

36、員函數(shù)，因?yàn)閒2()丟失了虛特性，按照一般的重載函數(shù)來處理；ptr-f4()執(zhí)行的是基類的成員函數(shù)，因?yàn)閒4()為重載函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用例.多態(tài)例示 #include class base public: virtual void fn() cout In base classn; ; class subclass:public base public: virtual void fn() cout In subclassn; ;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 void test(base &b) b.fn(

37、); void main() base bc; subclass sc; test(bc); test(sc); 通常將指針或引用聲明為基類的，它可以指向基類或派生類的對(duì)象。 若該指針指向一個(gè)基類的對(duì)象，那么被調(diào)用是基類的虛函數(shù)； 如果指向一個(gè)派生類的對(duì)象，那么被調(diào)用的是派生類的虛函數(shù)，這種機(jī)制就叫做“多態(tài)”。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用例.多態(tài)例示 #include class B public: virtual void print() coutHello Bendl; ; class D : public B public: virtual void pr

38、int() coutHello Dprint(); D d; pb = &d; pb-print(); return 0; 指向基類的指針，可以指向它的公有派生的對(duì)象，但不能指向私有派生的對(duì)象，對(duì)于引用也是一樣的。 若上例D為私有派生與B，則： B* pb = &d; / error B& rb = d; / error第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 父親的行為像兒子 從某個(gè)基類派生出多個(gè)繼承類對(duì)象，其基類有一個(gè)虛方法doit，然后其子類也有這個(gè)方法，但行為不同， 然后這些子對(duì)象中的任何一個(gè)可以賦給其基類的對(duì)象，這樣其基類的對(duì)象就可以執(zhí)行不

39、同的操作了。 通過其基類來訪問其子對(duì)象的，要做的就是一個(gè)賦值操作。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 例3.姓氏運(yùn)動(dòng)會(huì) /多態(tài)例示 李氏兩兄妹（哥哥和妹妹）參加姓氏運(yùn)動(dòng)會(huì)（不同姓氏組隊(duì)參加），哥哥男子項(xiàng)目比賽，妹妹參加女子項(xiàng)目比賽， 開幕式有一個(gè)參賽隊(duì)伍代表發(fā)言儀式，兄妹倆都想去露露臉，可只能一人去，最終他們決定到時(shí)抓鬮決定，而組委會(huì)也不反對(duì)， 它才不關(guān)心是哥哥還是妹妹來發(fā)言，只要派一個(gè)姓李的來說兩句話就行。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 #include class Li public: virtual void say() ; cla

40、ss Li_brother : public Li public: virtual void say() cout Im Li ming, I have 3 sports: boxing, fencing and wrestling. endl; void boxing() cout boxing endl; void fencing() cout fencing endl; void wrestling() cout wrestling endl; ;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 class Li_sister : public Li public: virt

41、ual void say() cout Im Li xia, I have 2 sports: swim and skating. endl; void swim() cout swim endl; void skating() cout skatingsay(); int main() Li *p; /基類指針，李家代表 Li_brother b; Li_sister s; p = &s; /基類指針指向派生類Li_sister對(duì)象，獲得發(fā)言機(jī)會(huì) Speak(p); return 0; 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用虛函數(shù)在運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)出多態(tài)功能，這是C+

42、的精髓. 下列函數(shù)不能說明為虛的: 普通函數(shù) 構(gòu)造函數(shù) 靜態(tài)成員函數(shù)第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用(3).多繼承中的虛函數(shù)在多繼承中由于派生類是由多個(gè)基類派生而來的，因而，虛函數(shù)的使用就不像單繼承那樣簡(jiǎn)單?？聪旅娴睦樱?include class a public: virtual void f() /定義f()為虛函數(shù) coutclass an;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class b public: void f() /此處f()為一般函數(shù) coutclass bn;class aa:public a,public b pu

43、blic: void f() coutf(); /調(diào)用a類的f() ptr2=&obj2; ptr2-f(); /調(diào)用b類的f() ptr1=&obj3; ptr1-f(); /調(diào)用aa類的f(),此時(shí)的f()為虛函數(shù) ptr2=&obj3; ptr2-f(); /調(diào)用b類的f()，因?yàn)榇颂巉()為非虛函數(shù)，而ptr2又為b類指針 return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用從上面的例子看出，派生類aa中的函數(shù)f()在不同的場(chǎng)合，呈現(xiàn)不同的性質(zhì)。若相對(duì)于a派生路徑，由于在a中的f()函數(shù)前面有關(guān)鍵字virtual，所以它是一個(gè)虛函數(shù)；若

44、相對(duì)于b派生路徑，在b中的f()函數(shù)為一般函數(shù)，所以它只是一個(gè)重載函數(shù)。當(dāng)a類指針指向aa類對(duì)象obj3時(shí)，函數(shù)f()就呈現(xiàn)出虛特性；當(dāng)b類指針指向aa類對(duì)象obj3時(shí)，函數(shù)只呈現(xiàn)一般的重載特性。運(yùn)行結(jié)果如下：class aclass bclass aaclass b第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用若一個(gè)派生類，它的多個(gè)基類中有公共的基類，在公共基類中定義一個(gè)虛函數(shù)，則多級(jí)派生以后仍可以重新定義虛函數(shù)，也就是說虛特性是可以傳遞的?？聪旅娴睦樱?include class a public: virtual void f() coutclass an;第6章 多態(tài)性

45、與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class a1:public apublic: void f() coutclass a1n;class a2:public a public: void f() coutclass a2n;class aa:public a1,public a2 public: void f() coutf(); /調(diào)用aa類的f() ptr2=&obj; /a2類指針ptr2指向aa類對(duì)象obj ptr2-f(); /調(diào)用aa類的f() return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用運(yùn)行結(jié)果為：class aaclas

46、s aa從例子中看出，虛特性是可以傳遞的。a類作為a1和a2類的直接基類，它的成員函數(shù)f()被聲明為虛函數(shù)，則a1和a2類中的f()都具有虛特性，即均為虛函數(shù)；而aa類為a1和a2的派生類，因此它的成員函數(shù)f()也為虛函數(shù)。使用級(jí)聯(lián)式派生時(shí)要注意一點(diǎn)，指向派生類的指針不能繼承。也就是說，基類的指針可以指向它的派生類，但不能再指向它的派生類的派生類。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用例如，在上例中若定義一個(gè)a類指針：a *ptr;它可以指向a類的派生類，例如：a1 obj1;a2 obj2;ptr=&obj1;ptr=obj2;但它不能指向其派生類的派生類aa，

47、例如：aa obj3;ptr=&obj3; /error這是極端錯(cuò)誤的。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用(4).基類構(gòu)造函數(shù)調(diào)用虛函數(shù)當(dāng)一個(gè)基類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)意想不到的結(jié)果?？聪旅娴睦樱?include class base public: base() coutthe constructor of basen; clone(); virtual void clone() coutthe clone function of basen;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class derive:public b

48、asepublic: derive() coutthe constructor of deriven; void clone() coutclone(); return 1;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用運(yùn)行結(jié)果為：the constructor of basethe clone function of basethe constructor of derivethe clone function of derive輸出結(jié)果的第2行是出乎意料的，下面分析：第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用首先創(chuàng)建一個(gè)派生類對(duì)象obj，在創(chuàng)建時(shí)先調(diào)用基類構(gòu)

49、造函數(shù)?；悩?gòu)造函數(shù)首先輸出第一行結(jié)果，然后調(diào)用clone()函數(shù)，因?yàn)榇撕瘮?shù)為虛函數(shù)，并且當(dāng)前定義對(duì)象為derive類對(duì)象，照理此時(shí)應(yīng)執(zhí)行clone()在derive類中的版本，但此時(shí)，派生類對(duì)象正在創(chuàng)建中，只做了部分的初始化，當(dāng)編譯器遇到要調(diào)用虛函數(shù)clone()時(shí)，它無法與派生類中的clone()版本聯(lián)編，只能調(diào)用基類的clone()版本來代替它，因此出現(xiàn)第二行的意外結(jié)果。之后再執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)，輸出第三行結(jié)果。執(zhí)行到ptr-clone()時(shí)，派生類對(duì)象早已圓滿創(chuàng)建，因此就可調(diào)用clone()函數(shù)的派生類版本，得到第四行的輸出結(jié)果。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函

50、數(shù)的作用虛函數(shù)舉例例1 有一個(gè)汽車類vehicle ，將它作為基類派生出小車類car、卡車類truck和輪船類boat，定義這些類并定義一個(gè)虛函數(shù)用來顯示各類信息。#include class vehicle int wheels; float weight; public: virtual void message() coutvehicle messagen;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class car:public vehicle int passenger_load; public: void message() coutcar messagen;cl

51、ass truck:public vehicle int passenger_load; float payload; public: void message() couttruck messagen;class boat:public vehicleint passenger_load; public: void message() coutmessage(); /調(diào)用基類成員函數(shù) ptr=&obj1; /將指針ptr指向car類對(duì)象 ptr-message(); /調(diào)用car類成員函數(shù) ptr=&obj2; /將指針ptr指向truck類對(duì)象 ptr-message();

52、 /調(diào)用truck類成員函數(shù) ptr=&obj3; /將指針ptr指向boat類對(duì)象 ptr-message(); /調(diào)用boat類成員函數(shù) return 1; 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用運(yùn)行結(jié)果為：vehicle messagecar messagetruck messageboat message當(dāng)基類指針指向不同的對(duì)象，則指向不同對(duì)象所對(duì)應(yīng)類的成員函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用例 現(xiàn)有三角形、正方形和圓形三種圖形，求它們各自的面積?？梢詮乃鼈兂橄蟪鲆粋€(gè)基類，在基類中聲明一個(gè)虛函數(shù)，用來求面積，并利用單界面、多實(shí)

53、現(xiàn)版本設(shè)計(jì)各個(gè)圖形求面積的方法。程序如下：#include class figure /定義一個(gè)公共的基類protected: int x,y;public: figure(int x,int y) figure:x=x; figure:y=y; virtual void show_area() /定義一個(gè)界面接口 coutno area for this claaan;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用class triangle:public figure /定義三角形類，基類成員x為底邊長(zhǎng)，y為三角形的高public: triangle(int x,int y)

54、:figure(x,y); void show_area() /三角形類的虛函數(shù)版本 coutthe area of this triangle is:x*y*0.5n;class square:public figure /定義正方形類，基類的數(shù)據(jù)成員為正方形的邊長(zhǎng)public: square(int x):figure(x,x); void show_area() /正方形類的虛函數(shù)版本 coutthe area of this square is:x*xn;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用 class circles:public figure /定義圓類，基

55、類的數(shù)據(jù)成員為圓的半徑public: circles(int x):figure(x,x); void show_area() coutthe area of this circle is:x*x*3.1416show_area(); ptr=&squa; /指針ptr指向正方形類對(duì)象ptr-show_area();ptr=ˆ /指針ptr指向圓類對(duì)象ptr-show_area();return 1; 第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.1 虛函數(shù)的作用虛函數(shù)的作用運(yùn)行結(jié)果為：the area of this triangle is:200the area of this

56、 square is:400the area of this circle is:1256.64從程序中看出，各對(duì)象都具有相同的界面：show_area()，但它們對(duì)應(yīng)不同的實(shí)現(xiàn)方法。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.2 靜態(tài)關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)靜態(tài)關(guān)聯(lián)與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)函數(shù)重載和通過對(duì)象名調(diào)用的虛函數(shù)，在編譯時(shí)即可確定其調(diào)用的虛函數(shù)屬于哪一個(gè)類，其過程稱為靜態(tài)關(guān)聯(lián)。調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，先定義一個(gè)指向基類的指針變量，并使它指向相應(yīng)的類對(duì)象，然后通過這個(gè)基類指針去調(diào)用虛函數(shù)。編譯系統(tǒng)在編譯階段無法確定調(diào)用哪一個(gè)類對(duì)象的虛函數(shù)。在運(yùn)行階段把虛函數(shù)和類對(duì)象“綁定”在一起，因此成為動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。這種多態(tài)性是動(dòng)態(tài)的多態(tài)性，即運(yùn)行

57、階段的多態(tài)性。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.3在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù)在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù)使用虛函數(shù)時(shí)，有兩點(diǎn)要注意：（1）只能用virtual聲明類的成員函數(shù)，不能將類外的普通函數(shù)聲明為虛函數(shù)。因?yàn)樘摵瘮?shù)的作用是允許在派生類中對(duì)基類的虛函數(shù)重新定義。它只能用于類的繼承層次結(jié)構(gòu)中。（2）一個(gè)成員函數(shù)被聲明為虛函數(shù)后，在同一類族中的類就不能再定義一個(gè)非virtual的但與該虛函數(shù)具有相同參數(shù)和函數(shù)返回值類型的同名函數(shù)。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.3在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù)在什么情況下應(yīng)當(dāng)聲明虛函數(shù)（1）首先看成員函數(shù)所在的類是否會(huì)作為基類。然后看成員函數(shù)在類的繼承后有無可能被更改

58、功能，如果希望更改其功能的，一般應(yīng)該將它聲明為虛函數(shù)。（2）如果成員函數(shù)在類被繼承后功能不需要修改，或派生類用不到該函數(shù)，則不用把它聲明為虛函數(shù)。不要僅僅考慮到要作為基類而把類中的所以成員函數(shù)都聲明為虛函數(shù)。（3）應(yīng)考慮對(duì)成員函數(shù)的調(diào)用是通過對(duì)象名還是通過基類指針或引用去訪問，如果是通過基類指針或引用去訪問的，則應(yīng)當(dāng)聲明為虛函數(shù)。（4）有時(shí)，在定義虛函數(shù)時(shí)，并不定義其函數(shù)體，即函數(shù)體是空的。它的作用只是定義了一個(gè)虛函數(shù)名，具體功能留給派生類去添加。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)虛析構(gòu)函數(shù)當(dāng)派生類的對(duì)象從內(nèi)存中撤銷時(shí)一般先調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)，然后再調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。但是，如果用

59、new運(yùn)算符建立了臨時(shí)對(duì)象，若基類中有析構(gòu)函數(shù)，并且定義了一個(gè)指向該基類的指針變量。在程序用帶指針參數(shù)的delete運(yùn)算符撤銷對(duì)象時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)情況：系統(tǒng)會(huì)只執(zhí)行基類的析構(gòu)函數(shù)，而不執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)。例：基類中有非虛析構(gòu)函數(shù)時(shí)的執(zhí)行情況。第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)虛析構(gòu)函數(shù)#include using namespace std;class Pointpublic: Point() Point()coutexectuing Point destructorendl;class Circle:public Pointpublic: Circle() Circle()cout

60、executing Circle destructorendl; private: in radius; ;int main()Point *p=new Circle; delete p; return 0;第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)虛析構(gòu)函數(shù)運(yùn)行結(jié)果：exectuing Point destructor程序分析：希望用delete釋放p所指向的空間，結(jié)果只執(zhí)行了基類Point的析構(gòu)函數(shù)，而沒有執(zhí)行派生類circle的析構(gòu)函數(shù)。如果希望執(zhí)行派生類circle的析構(gòu)函數(shù)，可以將基類的析構(gòu)函數(shù)聲明為虛析構(gòu)函數(shù)，如virtual Point()coutexectuing Point destructorendl;程序其他部分不變，再運(yùn)行程序，結(jié)果為：exectuing Circle destructorexectuing Point destructor第6章 多態(tài)性與虛函數(shù) 6.3.4虛析構(gòu)函數(shù)虛析構(gòu)函數(shù)當(dāng)基類的析構(gòu)函數(shù)為虛函數(shù)時(shí)，無論指針指的是同一類族中的哪一個(gè)類對(duì)象，系統(tǒng)都會(huì)采用動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，調(diào)用相應(yīng)類的析構(gòu)函數(shù)，對(duì)該對(duì)象進(jìn)行清理工作。如果將基類的析構(gòu)函數(shù)聲明為