面向对象程序设计》多态.ppt

*北京科技大学计算机系1 C+大学基础教程 第10章 多态性 北京科技大学 计算机系 * 北京科技大学计算机系-2- 第十一章 多态性 11.1 多态性的概念 11.2 继承中的静态联编 11.3 虚函数和运行时的多态 11.4 纯虚函数和抽象类 * 北京科技大学计算机系-3- 多态性的概念 多态性是面向对象程序设计的重要特征之一 。 多态性是指发出同样的消息被不同类型的对 象接收时导致不同的行为。 擦 地板 窗户 脸 采用不同的工具，不同 的方式。在c+中可以用 相同的函数名，不同的 函数操作来实现 函数重载： 函数名相同，但是函数 的参数个数或者参数类 型不同，或者const标识 * 北京科技大学计算机系-4- 11.1.1面向对象程序设计中多态的表现 总的来说，不同对象对于相同的消息有不同的响 应，就是面向对象程序设计中的多态性。 具体在程序中，多态性有两种表现的方式： n同一个对象调用名字相同、但是参数不同的函数，表 现出不同的行为。重载多态 在同一个类中定义的重载函数的调用。 n不同的对象调用名字和参数都相同的函数，表现出不 同的行为。-运行多态 在派生类中重复定义 同名覆盖：使用派生类的定义 作用域符的使用：使用基类的定义 * 北京科技大学计算机系-5- 继承和派生中的多态 class A public: void f（ ）; ; class C: public A public: void f（ ）; void f（int x ）; ; 如果声明：C c1; 则 c1.f（ ）; c1.f（int x ）; c1.A:f() * 北京科技大学计算机系-6- 11.1.1面向对象程序设计中多态的表现 面向对象程序设计中多态性表现为以下几种形 式： n重载多态：通过调用相同名字的函数，表现出不同 的行为。 n运行多态：通过基类的指针或引用，调用不同派生 类的同名函数，表现出不同的行为。许多面向对象 程序设计的书籍中所说的多态性，就是这种多态。 n模板多态，也称为参数多态：通过一个模板，得到 不同的函数或不同的类。这些函数或者类具有不同 的特性和不同的行为。 * 北京科技大学计算机系-7- 多态性的概念 例1 int max(int a, int b)return ab?a:b; int max(int a, int b, int c) return (int t=(ab?a:b)c?t:c; float max(float a, float b) void main() int a,b,f; float c,d; max(a,b); max(c,d); 在编译的时候，确定 调用的是哪个max, 静态联编； 函数重载 * 北京科技大学计算机系-8- 继承和派生中的多态 class A public: void f（ ）; ; class C: public A public: void f（ ）; void f（int x ） ; ; 如果声明：C c1; 则 c1.f（ ）; c1.f（int x ）; c1.A:f() 静态联编； * 北京科技大学计算机系-9- 派生类对象调用同名函数 对于派生类对象调用成员函数，可以有以下的 结论： n派生类对象可以直接调用本类中与基类成员函数同 名的函数，不存在二义性； n在编译时就能确定对象将调用哪个函数，属于静态 联编，不属于运行时的多态。 * 北京科技大学计算机系-10- 赋值兼容原则 一个公有派生类的对象在使用上可以被当作基 类的对象，反之则禁止。具体表现在： derived d; base b; n派生类的对象可以被赋值给基类对象。 b=d; 派生类的对象可以初始化基类的引用。 base n指向基类的指针也可以指向派生类。 base *pb= * 北京科技大学计算机系-11- 赋值兼容规则举例 - 多态是否具有动态性 #include class B0/基类B0声明 public: void display（ ） coutdisplay（ ）;/“对象指针-成员名“ 定义了类族 定义了基类的 对象指针 * 北京科技大学计算机系-13- void main（ ）/主函数 B0 b0;/声明B0类对象 B1 b1;/声明B1类对象 D1 d1;/声明D1类对象 B0 *p;/声明B0类指针 p=/B0类指针指向B0类对象 fun(p); p=/B0类指针指向B1类对象 fun(p); p=/B0类指针指向D1类对象 fun(p); B0:display（ ） B0:display（ ） B0:display（ ） * 北京科技大学计算机系-14- 概念复习 根据赋值兼容规则，下列哪一个陈述是正确的？【 】 A.公有派生类的对象可以赋值给基类的对象。 B.任何派生类的对象可以赋值给基类的对象。 C.基类的对象可以赋值给派生类的对象。 D.间接基类的对象可以赋值给直接基类的对象。 * 北京科技大学计算机系-15- 多态的实现：联编 联编（Binding绑定）：确定具体的操作对 象。程序自身彼此关联的过程，确定程序中的 操作调用与执行该操作的代码间的关系。 n静态联编: 编译的多态 n动态联编: 运行时的多态 int a; main() int a; a = 7; * 北京科技大学计算机系-16- 静态联编与动态联编 静态联编（静态束定） n联编工作出现在编译阶段，用对象名或者类名来 限定要调用的函数。 动画 动态联编 n联编工作在程序运行时执行，在程序运行时才确 定将要调用的函数。 例 例 * 北京科技大学计算机系-17- #include class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; double Area（ ） return 0.0; private: double x, y; ; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, double l); double Area（ ） return w*h; private: double w,h; ; 静态联编例 * 北京科技大学计算机系-18- Rectangle:Rectangle(double i, double j, double k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; void fun(Point y=j; virtual double Area（ ） return 0.0; private:double x, y; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, double l); virtual double Area（ ） return w*h; private:double w,h; void fun(Point void main（ ）/主函数 B0 b0, *p; /声明基类对象和指针 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 B0:display（ ） B1:display（ ） D1:display（ ） * 北京科技大学计算机系-26- void fun(B0 ptr)/普通函数 ptr.display（ ）; void main（ ）/主函数 B0 b0, *p; /声明基类对象和指针 B1 b1;/声明派生类对象 D1 d1;/声明派生类对象 b0=b0; fun(b0);/调用基类B0函数成员 b0=b1; fun(b0); /调用基类B0函数成员 b0=d1; fun(b0); /调用基类B0函数成员 B0:display（ ） B0:display（ ） B0:display（ ） * 北京科技大学计算机系-27- 例11.3 将例11.2进行修改，使得程序具有运行时的多态的效果 。 / 例11.3: shape1.h #ifndef SHAPE_H #define SHAPE_H class Shape public: virtual double getArea() const; void print() const; ; / Shape类定义结束 基类Shape的定义 例11.3 课下读懂！ * 北京科技大学计算机系-28- 10.3.1 虚函数 要实现运行时的多态，需要以下条件： n必须通过指向基类对象的指针访问和基类成员 函数同名的派生类成员函数； n或者用派生类对象初始化的基类对象的引用访 问和基类成员函数同名的派生类成员函数； n派生类的继承方式必须是公有继承； n基类中的同名成员函数必须定义为虚函数。 * 北京科技大学计算机系-29- 例10.4 虚函数的正确使用。分析以下程序，编译时哪个 语句会出现错误？为什么？将有错误的语句屏蔽掉以后 ，程序运行结果如何？其中哪些调用是静态联编，哪些 是动态联编？ #include class BB public: virtual void vf1()coutvf1(); bp-vf2(); bp-vf2(10); bp-f(); * 北京科技大学计算机系-30- void main() DD d; BB *bp= bp-vf1(); bp-vf2(); bp-vf2(10); bp-f(); 将这个语句注释掉后，运 行结果将显示： DD:vf1被调用 BB:vf2被调用 BB:f被调用 函数调用bp-vf2(10);是错 误的。因为派生类的vf2函 数和基类的vf2函数的参数 不同，派生类的vf2就不是 虚函数，而是重载。 其中bp-vf1()调用是动态联编。 bp-vf2()是静态联编。 bp-f()也是静态联编。 * 北京科技大学计算机系-31- 10.3.2 虚函数的使用 虚函数必须正确的定义和使用。否则，即使在 函数原型前加了virtual的说明，也可能得不 到运行时多态的特性。 n必须首先在基类中声明虚函数。在多级继承的 情况下，也可以不在最高层的基类中声明虚函 数。例如在第二层定义的虚函数，可以和第三 层的虚函数形成动态联编。但是，一般都是在 最高层的基类中首先声明虚函数。 * 北京科技大学计算机系-32- 11.3.2 虚函数的使用 n基类和派生类的同名函数，必须函数名、返回 值、参数表全部相同，才能作为虚函数来使用 。否则，即使函数用virtual来说明，也不具有 虚函数的行为。 n静态成员函数不可以声明为虚函数。构造函数 也不可以声明为虚函数。 n析构函数可以声明为虚函数，即可以定义虚析 构函数。 * 北京科技大学计算机系-33- 10.3.3 虚析构函数 如果用动态创建的派生类对象的地址初始化基 类的指针，创建的过程不会有问题：仍然是先 调用基类构造函数，再执行派生类构造函数。 但是，在用delete运算符删除这个指针的时候 ，由于指针是指向基类的，通过静态联编，只 会调用基类的析构函数，释放基类成员所占用 的空间。而派生类成员所占用的空间将不会被 释放。 * 北京科技大学计算机系-34- #include using namespace std; class Shape public: Shape()coutfoo(); bar函数中调用a对象的 foo,foo中调用虚函数bar， 调用的是哪个bar。 * 北京科技大学计算机系-43- 一个类的虚函数在它自己的构造函数和析构函数中被调用的时 候，它们就变成普通函数了，不“虚”了。也就是说不能在构造 函数和析构函数中让自己“多态”。例如： class A public: A() foo(); / 在这里，无论如何都是A:foo()被调用！ A() foo(); / 同上 virtual void foo(); ; class B: public A public: virtual void foo(); ; void bar() A * a = new B; delete a; * 北京科技大学计算机系-44- 多态有什么用？ 在面向对象的编程中，首先会针对数据进行抽象（确定基 类）和继承（确定派生类），构成类层次。 类层次的使用者在使用它们的时候，如果仍然在需要基类 的时候写针对基类的代码，在需要派生类的时候写针对派