第13章 多態(tài)性與虛函數(shù)公開課一等獎省優(yōu)質課大賽獲獎課件

多態(tài)性與虛函數(shù)

1普通組員函數(shù)重載

2派生類指針

3虛函數(shù)

4純虛函數(shù)與抽象類

多態(tài)性是面向對象程序設計主要特征之一。所謂多態(tài)性是指當不一樣對象收到相同消息時，產生不一樣動作。C++多態(tài)性詳細表達在運行和編譯兩個方面，在程序運行時多態(tài)性經過繼承和虛函數(shù)來表達，而在程序編譯時多態(tài)性表達在函數(shù)和運算符重載上。

1普通組員函數(shù)重載 在C++語言中，只有在申明函數(shù)原型時形式參數(shù)個數(shù)或者對應位置類型不一樣，兩個或更多函數(shù)就能夠共用一個名字。這種在同一作用域中允許多個函數(shù)使用同一函數(shù)名辦法被稱為重載（overloading）。函數(shù)重載是C++程序取得多態(tài)性路徑之一。1.1函數(shù)重載方法 函數(shù)重載要求編譯器能夠唯一地確定調用一個函數(shù)時應執(zhí)行哪個函數(shù)代碼,既采取哪個函數(shù)實現(xiàn)。確定函數(shù)實現(xiàn)時，要求從函數(shù)參數(shù)個數(shù)和類型上來區(qū)分。這就是說，進行函數(shù)重載時，要求同名函數(shù)在參數(shù)個數(shù)上不一樣，或者參數(shù)類型不一樣。不然，將無法實現(xiàn)函數(shù)重載。

#include<iostream.h>intsquare(intx){returnx*x;}doublesquare(doubley){returny*y;}main(){cout<<”Thesquareofinteger7is”<<square(7)<<endl;cout<<”Thesquareofdouble7.5is”<<square(7.5)<<endl;return0;}例1：給出以下程序運行結果。此程序運行結果為：Thesquareofinteger7is49Thesquareofinteger7.5is56.25

#include<iostream.h>constdoublePI=3.1415;doublelength(floatr){return2*PI*r;}doublelength(floatx,floaty){return2*(x+y);}例2：用重載函數(shù)實現(xiàn)求圓和矩形周長。voidmain(){floata,b,r;cout<<”輸入圓半徑：”；cin>>r;cout<<”圓周長：”<<length(r)<<endl;cout<<”輸入矩形長和寬：”；cin>>a>>b;cout<<”矩形周長：”<<length(r)<<endl;}1.2函數(shù)重載表示形式 普通組員函數(shù)重載可表示為兩種形式： 1.在一個類說明中重載 比如： Show(int,char); Show(char*,float); 2.基類組員函數(shù)在派生類重載。有3種編譯區(qū)分方法 （1）依據(jù)參數(shù)特征加以區(qū)分 比如： Show(int,char)與

Show(char*,float)不是同一函數(shù)，編譯能夠區(qū)分 （2）使用“

::

”加以區(qū)分 比如： A::Show() 有別于 B::Show() （3）依據(jù)類對象加以區(qū)分 比如： Aobj.Show()調用 A::Show()

Bobj.Show()調用 B::Show()1.3函數(shù)重載注意事項 在C++語言中，編譯程序選擇對應重載函數(shù)版本時函數(shù)返回值類型是不起作用。不能僅靠函數(shù)返回值來區(qū)分重載函數(shù)，必須從形式參數(shù)上區(qū)分開來。比如： voidprint(inta); voidprint(inta,intb); intprint(floata[]); 這三個函數(shù)是重載函數(shù)，因為C++編譯程序能夠從形式參數(shù)上將它們區(qū)分開來。 但： intf(inta); doublef(inta); 這兩個函數(shù)就不是重載函數(shù)，編譯程序認為這是對一個函數(shù)重復說明，因為兩個函數(shù)形式參數(shù)個數(shù)與對應位置類型完全相同。 由typedef定義類型別名并沒有真正創(chuàng)建一個新類型，所以以下程序段： typedefdoublemoney; doublecalculate(doubleincome); moneycalculate(moneyincome); 也是錯誤函數(shù)重載。 一樣道理，不一樣參數(shù)傳遞方式也無法區(qū)分重載函數(shù)，如： voidfunc(intvalue); voidfunc(int&value); 也不能作為重載函數(shù)。 在程序中不可濫用函數(shù)重載，不適當重載會降低程序可讀性。C++語言并沒有提供任何約束限制重載函數(shù)之間必須相關聯(lián)，程序員可能用相同名字定義兩個互不相關函數(shù)。實際上函數(shù)重載暗示了一個關聯(lián)，不應該重載那些本質上有區(qū)分函數(shù)，只有當函數(shù)實現(xiàn)語義非常相近時才應使用函數(shù)重載。

1.4函數(shù)重載二義性 函數(shù)重載二義性（ambiguity）是指C++語言編譯程序無法在多個重載函數(shù)中選擇正確函數(shù)進行調用。函數(shù)重載二義性主要源于C++語言隱式類型轉換與默認參數(shù)。 在函數(shù)調用時，編譯程序將按以下規(guī)則選擇重載函數(shù)：假如函數(shù)調用實際參數(shù)類型與一個重載函數(shù)形式參數(shù)類型完全匹配，則選擇調用該重載函數(shù)；假如找不到與實際參數(shù)類型完全匹配函數(shù)原型，但假如將一個類型轉換為更高級類型后能找到完全匹配函數(shù)原型，編譯程序將選擇調用該重載函數(shù)。所謂更高級類型是指能處理值域較大，如int轉換為unsignedint，unsignedint轉換為long，long轉換為unsignedfloat等。 比如：intfunc(doubled); … count<<func(‘A’); 雖未申明函數(shù)原型intfunc（char），但函數(shù)調用func（‘A’）并不會產生任何問題，因為編譯程序自動將字符‘A’轉換為double類型，然后調用函數(shù)intfunc（double）。 隱式類型轉換是由C++編譯程序自動完成，這種類型轉換是引發(fā)函數(shù)重載二義性主要原因。在重載函數(shù)中使用默認參數(shù)也可能造成二義性。 C++還提供了一個更為靈活多態(tài)性機制：虛函數(shù)。虛函數(shù)允許函數(shù)調用與函數(shù)體聯(lián)絡在運行時才進行。當普通類型對應于不一樣類型變種時，這個能力顯得尤其主要。2派生類指針 指向基類和派生類指針是相關。 比如： A*p； //指向類型A對象指針 AA_obj； //類型A對象 BB_obj； //類型B對象 p=&A_obj； //p指向類型A對象 p=&B_obj； //p指向類型B對象， //它是A派生類 利用p，能夠經過B_obj訪問全部從A_obj繼承元素，但不能用p訪問B_obj本身特定元素（除非用了顯式類型轉換）。

例6

注意：能夠用一個指向基類指針指向其公有派生類對象。但卻不能用指向派生類指針指向一個基類對象。希望用基類指針訪問其公有派生類特定組員，必須將基類指針用顯式類型轉換為派生類指針。比如（（B_class*）p）->show_phone（）；一個指向基類指針可用來指向從基類公有派生任何對象，這一事實非常主要，它是C++實現(xiàn)運行時多態(tài)關鍵路徑。

3虛函數(shù)3.1虛函數(shù)概念 虛函數(shù)是在基類中冠以關鍵字virtual組員函數(shù)。它提供了一個接口界面。虛函數(shù)能夠在一個或多個派生類中被重定義。 例13-7：當main（）函數(shù)語句1~6伴隨指針p所指對象不一樣而調用不一樣版本who（）函數(shù)時，就實現(xiàn)了運行時多態(tài)，這種機制實現(xiàn)依賴于在在基類中把組員函數(shù)who（）說明為虛函數(shù)。

在C++語言中，是經過將一個函數(shù)定義成虛函數(shù)來實現(xiàn)運行時多態(tài)。假如一個函數(shù)被定義為虛函數(shù)，那么，即使是使用指向基類對象指針來調用該組員函數(shù)，C++也能確保所調用是正確特定于實際對象組員函數(shù)。 假如類c1，c2…由基類base派生而來，base有一個用virtual修飾公有或保護函數(shù)組員f（），而在c1，c2…中一些類中重新定義了組員函數(shù)f（），而對f（）調用都是經過級基類對象或指針進行，在程序執(zhí)行時才決定是調用c1還是c2或其它派生類中定義f（），這么函數(shù)f（）稱為虛函數(shù)。 一旦一個函數(shù)在基類中第一次申明時使用了virtual了關鍵字，那么，當派生類重載該組員函數(shù)時，不論時否使用了virtual關鍵字，該組員函數(shù)都將被看作一個虛函數(shù)，也就是說，虛函數(shù)重載函數(shù)仍是虛函數(shù)。 注意：在派生類重定義虛函數(shù)時必須有相同函數(shù)原型，包含返回類型，函數(shù)名、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)類型次序必須相同。虛函數(shù)必須是類組員函數(shù)。不能為全局函數(shù)，也不能為靜態(tài)函數(shù)。不能將友員說明為虛函數(shù)，但虛函數(shù)能夠是另一個類友員。析構函數(shù)能夠是虛函數(shù)，但結構函數(shù)不能為虛函數(shù)。3.2使用虛函數(shù)時應注意： （1）在類體系中訪問一個虛函數(shù)時，應使用指向基類類型指針或對基類類型引用，以滿足運行時多態(tài)性要求。當然也能夠像調用普通組員函數(shù)那樣利用對象名來調用一個函數(shù)。 （2）在派生類中重新定義虛函數(shù)時，必須確保該函數(shù)值和參數(shù)與基類中說明完全一致，不然就屬于重載（參數(shù)不一樣）或是一個錯誤（返回值不一樣）。 （3）若在派生類中沒有重新定義虛函數(shù)，則該類對象將使用其基類中虛函數(shù)代碼。 （4）虛函數(shù)必須是類一個組員函數(shù)，不能是友元，但它能夠是另一個類友元。另外，虛函數(shù)不得是一個靜態(tài)組員。

（5）析構函數(shù)能夠是virtual虛函數(shù)，但結構函數(shù)則不得是虛函數(shù)。普通地將，若某類中定義有虛函數(shù)，則其析構函數(shù)也應該說明為虛函數(shù)。尤其是在析構函數(shù)需要完成一些有意義操作——比如釋放內存時，尤其應該如此。 （6）一個類虛函數(shù)僅對派生類中重定義函數(shù)起作用，對其它函數(shù)沒有影響。在基類中使用虛函數(shù)確保了經過指向基類對象指針調用基類一個虛函數(shù)時，C++系統(tǒng)對該調用進行動態(tài)綁定，而使用普通函數(shù)則是靜態(tài)綁定。3.3虛函數(shù)與重載函數(shù)比較 （1）重載函數(shù)要求函數(shù)有相同返回值類型和函數(shù)名稱，并有不一樣參數(shù)序列；而虛函數(shù)則要求這三項（函數(shù)名、返回值類型和參數(shù)序列）完全相同； （2）重載函數(shù)能夠是組員函數(shù)或友員函數(shù)，而虛函數(shù)只能是組員函數(shù)； （3）重載函數(shù)調用是以所傳遞參數(shù)序列差異作為調用不一樣函數(shù)依據(jù)；虛函數(shù)是依據(jù)對象不一樣去調用不一樣類虛函數(shù)； （4）虛函數(shù)在運行時表現(xiàn)出多態(tài)功效，這是C++精華；而重載函數(shù)則在編譯時表現(xiàn)出多態(tài)性。4純虛函數(shù)與抽象類4.1純虛函數(shù) 在許多情況下，在基類中不能給出有意義虛函數(shù)定義，這時能夠把它說明成純虛函數(shù)，把它定義留給派生類來做。定義純虛函數(shù)普通形式為：class類名{

virtual返回值類型函數(shù)名(參數(shù)表)=0；

}； 純虛函數(shù)是一個在基類中說明虛函數(shù)，它在基類中沒有定義，要求任何派生類都定義自己版本。純虛函數(shù)為各派生類提供一個公共界面。因為純虛函數(shù)所在類中沒有它定義，在該類結構函數(shù)和析構函數(shù)中不允許調用純虛函數(shù)，不然會造成程序運行錯誤。但其它組員函數(shù)能夠調用純虛函。 下面代碼在類Creature中將虛函數(shù)KindOf申明為純虛函數(shù)：classCreature{

public:

virtualchar*KindOf()=0;};char*Creature::KindOf(){

return"Creature";} 使用下面格式也是能夠：classCreature{

public:

virtualchar*KindOf()=0

{

return"Creature";

}};4.2抽象類 假如一個類中最少有一個純虛函數(shù)，那么這個類被成為抽象類（abstractclass）。抽象類中不但包含純虛函數(shù)，也可包含虛函數(shù)。抽象類中純虛函數(shù)可能是在抽象類中定義，也可能是從它抽象基類中繼承下來且重定義。 抽象類有一個主要特點，即抽象類必須用作派生其它類基類，而不能用于直接創(chuàng)建對象實例。抽象類不能直接創(chuàng)建對象原因是其中有一個或多個函數(shù)沒有定義，但仍可使用指向抽象類指針支持運行時多態(tài)性。 一個抽象類不能夠用來創(chuàng)建對象，這只能用來為派生類提供了一個接口規(guī)范，派生類中必須重載基類中純虛函數(shù)，不然它仍將被看作一個抽象類。假如要直接調用抽象類中定義純虛函數(shù)，必須使用完全限定名，如上面示例，要想直接調用抽象類Creature中定義純虛函數(shù)，應該使用下面格式： cout