C程序设计04章多态性.ppt

LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 1页 第4章 多态性 4.1 多态性概述 多态性的概念：（polymorphisn） 是指多种表现形式，具体地说，就是把同样的消息发给不同类型 的对象后可能导致完全不同的行为，即“一个对外接口，对应多 个内在实现方法”。多态性连同前面所讲过的封装性和继承性一 起，构成了面向对象程序设计的三大基本特征。 多态性的实现： 函数重载 运算符重载 虚函数 从系统实现角度来看，多态性包括静态多态性（编译时多态 性）和动态多态性（运行时多态性）两大类。 静态多态性：是通过函数重载和类属机制来实现的。在程序 编译时系统就能确定调用哪个函数，因此静态函数又称编译时的 多态性。例如：函数重载和运算符重载就属于这种情况。 动态多态性：是通过虚函数、继承机制，以及动态绑定机制 来实现的。在程序运行过程中才动态地确定操作指针所指的对象 ，主要通过虚函数和重写来实现。 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 2页 4.2 运算符重载 4.2.1 运算符重载的概念 运算符重载：是指将同一个运算符作用于不同的运算对象时 ，可以实现不同的操作。其意义在于，使程序的表达方式更加 符合人们平时的表达习惯，易于接受。 运算符具有函数的特性，我们可以将一个运算符看成是一个 函数名，我们使用一个运算符，就相当于是在调用一个函数。 比如：3+2可以理解成+(3,2)，即调用函数+，并给出两个实参3 和2。 为此，运算符重载和函数重载本质上就是相同的。 4.2.2 运算符重载的规则 1、有5种运算符不能重载，它们是类属关系运算符“.”，成 员指针运算符“*”，作用域分辨符“:”，sizeof运算符和条件运算 符“?:”。 2、重载后的运算符有四个“不能改变”：不能改变运算符原 有的优先级；不能改变运算符原有的结合性；不能改变运算符 原有的语法结构；不能改变运算符操作数的个数。 3、至少要有一个操作对象是自定义类型，否则就不必重载 了。 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 3页 4.2.3 运算符重载的语法 返回类型 类名:operator 操作符(形参表) 4.2.4 运算符重载的方法 1、用类成员函数实现运算符重载：其中=、 、( )、-等运 算符必须采用这种方法实现重载。 用类成员函数实现重载时，参数个数=原操作数个数-1（后 置+、-除外）。 比如：要重载一个双目运算符P为类成员函数，使之能够实 现表达式 oprd1 P oprd2的运算，其中 假定oprd1 为A 类的对象 ，则P就应该被重载为 A 类的成员函数，形参类型应该是oprd2 所属的类型。经重载后，执行表达式 oprd1 P oprd2就相当于是 执行oprd1.operatorP(oprd2)。 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 4页 又如：要重载前置单目运算符P为类成员函数，使之能够实 现表达式P oprd的运算，其中假定oprd 为A类的对象，则P就应 该被重载为 A 类的成员函数，没有形参。经重载后，执行表达 式P oprd就相当于执行oprd.operatorU( ) 。 再如：要重载后置单目运算符P（+或-）为类成员函数， 使之能够实现表达式 oprd P，其中假定oprd 为A类的对象，则 P就应该被重载为 A 类的成员函数，且具有一个int类型的形参 。经重载后，执行表达式oprd P就相当于执行oprd.operator P(0) 。这里的参数个数与重载前置单目运算符时不相同，以此 区分前置的P。 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 5页 4.2.5 运算符重载的例子 例1 请用类成员函数重载“+”、“-”两个双目运算符，使之可以用于复数 的运算。 #include using namespace std;/可用#include来替换 这两行 class complex /复数类声明 public: /外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0) real=r;imag=i; complex operator+ (complex c2); /+重载为成员函数 complex operator- (complex c2); /-重载为成员函数 void display(); /输出复数 private: /私有数据成员，自己内部使用 double real; /复数实部 double imag; /复数虚部 ; LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 6页 complex complex:operator+(complex c2) complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag); complex complex:operator-(complex c2) complex c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; return complex(c.real,c.imag); void complex:display() cout using namespace std; class Clock/定义一个时钟类 public: Clock(int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void ShowTime(); Clock /前置单目运算符重载 Clock operator+(int); /后置单目运算符重载 private: int Hour,Minute,Second; ; LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 9页 Clock if(Second=60) Second=Second-60; Minute+; if(Minute=60) Minute=Minute-60; Hour+; Hour=Hour%24; return *this; /将这个被前置运算后的对象通过引用返回 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 10页 Clock Clock:operator +(int) /后置单目运算符重载函数 /注意形参表中的这个int参数，可以不写形参名，写了也 不用 Clock old=*this; +(*this); /调用前置单目运算符重载函数 return old; /其它成员函数的实现 Clock:Clock(int NewH, int NewM, int NewS) Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS; void Clock:ShowTime() cout using namespace std; class complex public: complex(double r=0.0,double i=0.0) real=r; imag=i; friend complex operator+ (complex c1,complex c2); /运算符+被重载为本类的友元函数 friend complex operator- (complex c1,complex c2); /运算符-被重载为本类的友元函数 void display();/显示复数的值 private:/私有数据成员 double real; double imag; ; LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 15页 complex operator+(complex c1,complex c2) /友元函数实现运算符重载 return complex(c2.real+c1.real, c2.imag+c1.imag); complex operator-(complex c1,complex c2) /友元函数实现运算符重载 return complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag); / 其他函数和主函数同例1 注意：这里的operator+和operator-是两个普通函数(非成员 函数)。 两种重载方法的比较： 一般说来，单目运算符最好被重载为成员函数；对双目运算 符最好被重载为友元函数，双目运算符重载为友元函数比重载 为成员函数更方便，但是，有的双目运算符还是重载为成员函 数为好，例如，赋值运算符。因为，它如果被重载为友元函数 ，将会出现与赋值语义不一致的地方。 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 16页 4.3 用虚函数实现多态性 4.3.1 绑定方式 绑定（binding）:是指对于具有多种解释的名字，将名字 与它的某个含义相关联的过程。对于函数而言，就是将函数调 用与某个函数体对应起来。 根据进行关联的时机不同，可将绑定分为早期绑定（又称静 态绑定）和晚期绑定（又称动态绑定）。 静态绑定：绑定过程出现在编译阶段，在编译时就用对象名 或者类名来限定要调用的函数。 动态绑定：绑定过程出现在运行阶段，在程序运行时才确定 将要调用的函数。 在C+中，函数调用的默认绑定方式是静态绑定，只有通 过基类类型的引用或指针调用被指定为虚函数的成员函数时才 进行动态绑定，实现运行时多态性。 为此，可以看出，运行时多态性是通过虚函数、继承机制， 以及动态绑定机制来实现的。要实现运行时多态性必须同时满 足下面4个条件： LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 17页 要有一个继承层次； 在基类中要定义虚函数； 在公有派生类中要对基类中定义的虚函数进行重定义； 要通过基类指针（或基类引用）来调用虚函数。 4.3.2 虚函数 虚函数：是指在类定义体中使用保留字virtual来声明的成员 函数。这个含有虚函数的类，称为多态类。 注意： 1、virtual 只能用在类的声明中、函数原型之前，不能用在 函数实现时。 2、派生类对基类中的虚函数进行重定义，既不是要实现重 载也不是要实现隐藏，而是要实现覆盖。 例4 一个静态绑定的例子 LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 18页 #include using namespace std; class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; double Area() const return 0.0; private: double x, y; ; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, double l); double Area() const return w*h; private: double w,h; ; Rectangle:Rectangle(double i, double j, double k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 19页 void fun(Point class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; virtual double Area( ) const return 0.0; private: double x, y; ; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, double l); virtual double Area( ) const return w*h; private: double w,h; ; Rectangle:Rectangle(double i, double j, double k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 21页 void fun(Point class B0/基类B0声明 public: virtual void display() /虚成员函数 coutdisplay(); int main() B0 b0, *p; /声明基类指针p和对象b0 B1 b1; /声明派生类对象 D1 d1; /声明派生类对象 p= fun(p);/调用基类B0函数成员 p= fun(p);/调用派生类B1函数成员 p= fun(p);/调用派生类D1函数成员 运行结果： B0:display() B1:display() D1:display() LanJ copyright * 四川理工学院计算机学院 C+程序设计 第 24页 4、什么时候需要虚析构函数 如果某个类不包含虚函数时，那这个类一般不要