第8章-多態(tài)性和虛函數(shù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)了解靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編的概念

掌握虛函數(shù)的定義和調(diào)用方法理解純虛函數(shù)和抽象類的概念8.1聯(lián)編的概念多態(tài)性是通過聯(lián)編來實(shí)現(xiàn)的。所謂聯(lián)編，是把函數(shù)調(diào)用與適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)代碼相關(guān)聯(lián)的動作，分為靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編。靜態(tài)聯(lián)編在程序執(zhí)行前完成，在編譯階段決定執(zhí)行哪個(gè)同名函數(shù)被調(diào)用，這稱為靜態(tài)聯(lián)編；而在編譯階段不能決定執(zhí)行哪個(gè)同名函數(shù)被調(diào)用，只有在執(zhí)行階段才能依據(jù)要處理的對象類型來決定執(zhí)行哪個(gè)類的成員函數(shù)，其所支持的多態(tài)性稱運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性，稱為動態(tài)聯(lián)編。是通過繼承和虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的8.2動態(tài)聯(lián)編和虛函數(shù)8.2.1虛函數(shù)的定義虛函數(shù)的定義格式如下：virtual<返回類型><函數(shù)名>（<參數(shù)列表>）{<函數(shù)體>}說明(1)virtual關(guān)鍵字聲明的函數(shù)稱為虛函數(shù)。(2)如果某類的一個(gè)成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)，則意味著該成員函數(shù)在派生類中可能有不同的實(shí)現(xiàn)。在基類的派生類中就可以定義一個(gè)其函數(shù)名、參數(shù)、返回類型均相同的虛函數(shù)。(3)當(dāng)通過指針或引用來調(diào)用該虛函數(shù)時(shí)，將會采用動態(tài)聯(lián)編的方式。8.2動態(tài)聯(lián)編和虛函數(shù)8.2.2虛函數(shù)的調(diào)用通過對象指針或引用來調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，調(diào)用到的虛函數(shù)由對象指針或?qū)ο笠盟P(guān)聯(lián)的實(shí)際對象所決定。因此，對象指針或引用關(guān)聯(lián)到不同類的對象時(shí)，調(diào)用到的虛函數(shù)就不同，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)多態(tài)性。所以，利用虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)動態(tài)多態(tài)性，必須滿足如下要求：(1)在基類中把成員函數(shù)定義為虛函數(shù)；(2)在派生類中定義與基類虛函數(shù)同名、同參數(shù)、同返回類型的成員函數(shù)，但函數(shù)體不同，以實(shí)現(xiàn)對不同對象的操作；(3)在main()函數(shù)中，通過對象指針或引用來調(diào)用虛函數(shù)。8.3純虛函數(shù)和抽象類8.3.1純虛函數(shù)純虛函數(shù)是一種特殊的虛函數(shù)，它只有函數(shù)的聲明，沒有具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能，要求各派生類根據(jù)實(shí)際需要定義自己的版本，純虛函數(shù)的聲明格式如下：

virtual<返回類型><函數(shù)名>（<參數(shù)表>）=0；說明由于純虛函數(shù)沒有函數(shù)體，所以在派生類中沒有重新定義純虛函數(shù)之前，是不可以被調(diào)用該函數(shù)的，也不可以被繼承。8.4靜態(tài)多態(tài)性與動態(tài)多態(tài)性的比較在C++中，靜態(tài)多態(tài)性具體表現(xiàn)為重載（overload）；動態(tài)多態(tài)性具體表現(xiàn)為純虛函數(shù)和覆蓋(override)。另外，前面還提到了隱藏。8.5運(yùn)算符重載運(yùn)算符重載其實(shí)就是函數(shù)的重載,是一種重要的重載多態(tài)性。給已有運(yùn)算符賦予更多的含義，使它能夠用于特定類的對象，執(zhí)行特定的功能，而且使用形式與基本類型數(shù)據(jù)的形式相同。C++語言支持運(yùn)算符重載，但許多高級語言（如Java語言）并不支持運(yùn)算符重載。8.5.1運(yùn)算符重載的一般規(guī)則運(yùn)算符是C++系統(tǒng)內(nèi)部定義的，它們具有特定的語法規(guī)則，如參數(shù)說明、運(yùn)算順序、優(yōu)先級別等。因此，運(yùn)算符重載時(shí)必須尊遵守一定的規(guī)則，不是所有的運(yùn)算符都允許重載，C++語言允許重載的運(yùn)算符如表8-1所示。8.5運(yùn)算符重載如表8-1所示。8.5運(yùn)算符重載運(yùn)算符重載時(shí)必須遵守如下原則：1.重載的運(yùn)算符是C++已經(jīng)存在的運(yùn)算符，不能主觀臆造。2．運(yùn)算符重載不能改變運(yùn)算符的語法結(jié)構(gòu)，即單目運(yùn)算符只能重載為單目運(yùn)算符，雙目運(yùn)算符重載只能重載為雙目運(yùn)算符。3．運(yùn)算符重載不能改變C++語言中已定義的運(yùn)算符優(yōu)先順序和結(jié)合性。4．運(yùn)算符重載一般不改變運(yùn)算符的功能。例如，重載的“+”運(yùn)算符不可以用來計(jì)算兩個(gè)對象的乘積。5．不能重載的運(yùn)算符有：(1)sizeof()運(yùn)算符;(2)成員運(yùn)算符（.）;(3)指向成員的指針運(yùn)算符（*）；(4)作用域運(yùn)算符（：：）；(5)條件運(yùn)算符（？：）；6．編譯程序?qū)\(yùn)算符重載遵循函數(shù)重載的選擇規(guī)則。8.5運(yùn)算符重載8.5.2運(yùn)算符重載為成員函數(shù)運(yùn)算符重載為類的成員函數(shù)的一般形式為：<類型><類名::>operator<運(yùn)算符>([<形參表>]){

函數(shù)體；}說明(1)“類型”是作為函數(shù)的返回類型；(2)“類名”是重載該運(yùn)算符的類；(3)“operator”是關(guān)鍵字，是重載運(yùn)算符的標(biāo)志；(4)“運(yùn)算符”是要重載的運(yùn)算符；(5)“形參表”表示該運(yùn)算符所需要的操作數(shù)，雙目運(yùn)算符重載為類的成員函數(shù)，它們包含一個(gè)形參，即運(yùn)算符右則的操作數(shù)。8.5運(yùn)算符重載1．雙目運(yùn)算符重載為類成員函數(shù)雙目運(yùn)算符有兩個(gè)操作數(shù)，通常在運(yùn)算符的左右兩側(cè)，如a+b,a<b等。在重載雙目運(yùn)算符函數(shù)中，一個(gè)操作數(shù)是對象本身的數(shù)據(jù)，由this指針給出，另一個(gè)操作數(shù)則需要通過運(yùn)算符重載函數(shù)的參數(shù)表來傳遞。2．單目運(yùn)算符重載為類成員函數(shù)單目運(yùn)算符中有一個(gè)操作數(shù)，如!a，-b，&c，++i等，重載單目運(yùn)算符的方法與重載雙目運(yùn)算符的方法類似。但由于單目運(yùn)算符只有一個(gè)操作數(shù)，因此運(yùn)算符重載函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，且可以省略此參數(shù)。因?yàn)椴僮鲾?shù)由對象的this指針給出，就不需要任何參數(shù)。8.5運(yùn)算符重載8.5.3運(yùn)算符重載為友元函數(shù)運(yùn)算符重載為類的友元函數(shù)的一般形式如下：friend<類型>operator<運(yùn)算符>(<形參表>){

函數(shù)體；}說明(1)“類型”是作為函數(shù)的返回類型；(2)“operator”是關(guān)鍵字，是重載運(yùn)算符的標(biāo)志；(3)“運(yùn)算符”是要重載的運(yùn)算符；(4)“形參表”表示該運(yùn)算符所需要的參數(shù)和類型；(5)“friend”是運(yùn)算符重載為友元函數(shù)時(shí)，在函數(shù)類型說明之前使用的關(guān)鍵字。8.5運(yùn)算符重載1．雙目運(yùn)算符重載為類的友元函數(shù)重載為類的友元函數(shù)時(shí)，將沒有隱含的參數(shù)this指針。這樣，對于雙目運(yùn)算符，友元函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)。友元函數(shù)無需利用對象或其指針進(jìn)行調(diào)用，但它可以自由地訪問對象的私有成員。2．單目運(yùn)算符重載為類的友元函數(shù)單目運(yùn)算符重載為類的成員函數(shù)時(shí)，一般不需要顯示說明參數(shù)。因?yàn)橹剌d為類的成員函數(shù)時(shí)，總是隱含一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)是this指針。當(dāng)重載為類的友元函數(shù)時(shí)，由于不存在隱含的this指針，所以對單目運(yùn)算符來說，友元函數(shù)必須有一個(gè)參數(shù)。8.6情景應(yīng)用——訓(xùn)練項(xiàng)目8.6.1項(xiàng)目1：抽象類的應(yīng)用實(shí)例

【問題描述】利用抽象類提供統(tǒng)一接口技術(shù)，編寫一個(gè)程序計(jì)算正方形、球體和圓柱體的表面積和體積?！舅惴ㄔO(shè)計(jì)】(1)從正方形、球體和圓柱體的各種運(yùn)算中抽象出一個(gè)公共基類container為抽象基類。(2)在抽象基類中,定義求表面積和體積的2個(gè)純虛函數(shù)。抽象類中定義一個(gè)公共的數(shù)據(jù)成員radius,可作為球的半經(jīng)、正方體邊長、圓柱體的底面半經(jīng)。