《多态性和虚函数》PPT课件.ppt

多态性和虚函数,第05章,主要内容,5.2虚函数,5.4运算符重载,5.3纯虚函数和抽象类,5.1重载与覆盖,什么是多态性？,在C+中通过重载、覆盖、运算符重载、虚函数等技术，使得基类和派生类中可以出现同名的成员函数。不同的成员函数被调用时表现出不同的行为，表现出很强的灵活性，称为多态性。成员函数重载成员函数覆盖虚函数运算符重载,静态多态性和动态多态性,静态多态性：编译时的多态性，成员函数重载、覆盖、运算符重载都属于静态多态性。编译器根据实参数据类型或对象的数据类型，在编译时就确定调用哪个函数。动态多态性：运行时多态性，通过虚函数来实现。通过虚函数实现的动态多态性，在代码执行的过程中决定调用哪个函数。,1、成员函数重载和覆盖,重载：同一个类中，存在名称相同但“签名不同”的成员函数(函数参数类型或个数不同)，编译时根据实参类型确定调用的是哪个版本的函数。覆盖：派生类和基类存在名称相同的成员函数，实现派生类方法覆盖(改造)基类方法的功能。如果要访问基类被覆盖方法，需要使用类名前缀。,2、成员函数重载,classInterintnum;public:Inter(inta)num=a;voidSetNum(inta)num=a;voidSetNum(doublea)num=int(a+0.5);voidshow()coutnumendl;,成员函数重载,voidmain()Interi(3);i.show();i.SetNum(5);i.show();i.SetNum(6.6);i.show();,运行结果357,3、覆盖技术,在派生类中定义与基类同名的成员函数后，会出现覆盖现象；实现重新定义基类成员函数。constdoublePI=3.14159；classPointdoublex,y；public：Point(doublei,doublej)x=i;y=j;doublearea()return0;；,覆盖技术,classCircle：publicPointdoubleradius；public：Circle(doublea，doubleb，doubler):Point(a,b)radius=r;doublearea()returnPI*radius*radius;；,覆盖技术,voidmain()Pointa(1.5，6.7);Circlec(1.5，6.7，2.5);coutarea()area()，调用的是Point的成员函数，输出0。,4、访问被覆盖的方法,classCPointintx,y;public:CPoint()x=0;y=0;CPoint(inta,intb)x=a;y=b;voidSet(inta,intb)x=a;y=b;voidShow()coutx“,”yendl;,访问被覆盖的方法,classCircle:publicCPointintradius;public:Circle(inta,intb,intr):CPoint(a,b)radius=r;voidSet(inta,intb,intr)CPoint:Set(a,b);radius=r;voidShow()coutradius“,”;CPoint:Show();,访问被覆盖的方法,voidmain()Circlec(3,4,5);c.Show();c.Set(5,6,7);c.Show();c.CPoint:Set(7,8);c.CPoint:Show();,间接调用基类成员函数,限定调用基类成员，不好！,运行结果5,3,47,5,67,8,主要内容,5.2虚函数,5.4运算符重载,5.3纯虚函数和抽象类,5.1重载与覆盖,1、为什么要运行时多态？,classMammalintage;doubleweight;public:Mammal(inta,doublew)age=a;weight=w;voidShout()cout“Imamammal.n”;,为什么要运行时多态？,classDog:publicMammalpublic:Dog(inta,doublew):Mammal(a,w)voidShout()cout“woo.n”;classCat:publicMammalpublic:Cat(inta,doublew):Mammal(a,w)voidShout()coutShout();voidmain()Mammalm(3,5);Dogdog(4,6);Catcat(4,7);Shout(,实际调用情况调用基类Shout调用基类Shout调用基类Shout,编译时就已经确定的事实,勉强的方法,voidmain()Mammalm(3,5);Dogdog(4,6);Catcat(4,7);m.Shout();dog.Shout();cat.Shout();,假设有100个不同类型的动物，代码要写100遍?!,2、解决之道：虚函数,classMammalintage;doubleweight;public:Mammal(inta,doublew)age=a;weight=w;virtualvoidShout()coutShout();voidmain()Mammal*p;if()p=newDog(3,4);elsep=newCat(5,6);Shout(p);deletep;,传过去什么对象，调用对应的Shout,静态联编无法实现,3、虚函数的说明,虚函数实现动态性关键在于使用基类指针，当用基类指针指向不同对象时，到底调用哪个版本成员函数，取决于所指向对象的类型。如果指向Dog类对象，则调用Dog类的Shout；如果指向Cat类对象，则调用Cat类的Shout；如果指向Mammal类对象，则调用基类的Shout。用虚函数实现的多态性是代码执行过程中的多态，大大增加了程序的灵活性。使用基类引用也可以实现动态多态性。,说明,在基类中定义虚函数后，往往在派生类中重新定义(确保返回类型和参数个数及类型完全匹配)，才能形成动态多态性。在基类中定义的虚函数，在派生类中重定义后仍然为虚函数，即使不写virtual关键字。虚函数必须是类的公有或保护成员函数；友元函数和普通函数不能声明为虚函数；构造函数和静态成员函数不能被声明为虚函数；析构函数可以被声明为虚函数。,另一个示例,图形类基类：CShape派生类：CRect、CCircle、CTriangle应用的思路绘图程序中，设计一个链表，保存用户绘制的各种图形对象；刷新屏幕时，通过遍历链表，绘制所有对象。,基类的基本功能,classCShapepublic:voidDisplay();,派生类：CRect,classCRect:publicCShapeprivate:CPointp1,p2;public:voidDisplay();,派生类：CCircle,classCCircle:publicCShapeprivate:CPointcenter;intradius;public:voidDisplay();,派生类：CTriangle,classCTriangle:publicCShapeprivate:CPointp1,p2,p3;public:voidDisplay();,链表的遍历,voidReDraw(CShape*pHead)while(!pHead)pHead-Display();pHead=pHead-next;,问题：实际调用的都是基类的Display没有按预计的情况执行。,解决之道：虚函数,classCShapepublic:virtualvoidDisplay();,4、寻根求源：静态多态性,Mammal*p1,*p2;Dogdog(3,5);Catcat(5,7);p1=,5、寻根求源：虚函数,classApublic:inta;A(intx)a=x;virtualvoidShow()coutaendl;virtualvoidinc()a+;voidsub()a-;/非虚函数;,虚函数原理,classB:publicApublic:intb;B(intx,inty):A(x)b=y;voidShow()coutbendl;voidinc()b+;voidsub()b-;,虚函数原理,classC:publicApublic:intc;C(intx,inty):A(x)c=y;voidShow()coutcarea();voidmain()Circlec(3,4,5);coutCalArea(,X,主要内容,5.2虚函数,5.4运算符重载,5.3纯虚函数和抽象类,5.1重载与覆盖,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,1、引入简单的复数类,Complex:Complex(doubler,doublei)real=r;imag=i;Complex:Complex(constComplex,复数类的实现,voidmain()Complexa(3,4),b(4,5);a.print();a.copy(b);a.print();,复数类的应用,输出结果3+4i4+5i,仅有的成员函数还远远不够，加法、减法？,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,2、实现复数相加,ComplexComplex:Add(constComplex,实现复数相加,创建并返回临时对象,voidmain()Complexa(3,4),b(4,5),c(0,0);a.print();a.copy(b);a.print();c=a.Add(b);c.print();,复数类的应用,输出结果3+4i4+5i7+9i,不直观，为什么不是a+b？,从简单数据类型开始思考运算符的实质？表达式9/2=4，而9.0/2.0=4.5。这里的同一个运算符“/”，由于所操作的数据不同而具有不同的意义，为什么？如何实现的？C+是由函数组成的，在C+内部，任何运算都是通过函数来实现的。在处理表达式8+7时，C+将这个表达式解释成如下的函数调用表达式：operator+(8,7);相同的运算符对不同数据有不同的操作，实质上是函数的重载！,3、引入运算符重载的概念,C+已经为各种基本数据类型定义了可能的运算符函数，如operator+(int,int)operator-(int,int)operator/(int,int);operator/(double,double);如果想让类的对象也能使用这些运算符，就需要重载对应的运算符。可以使用友元函数和成员函数两种方法实现运算符重载。,引入运算符重载的概念,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,4、成员函数重载+,相当于函数名,ComplexComplex:operator+(constComplex,成员函数重载+,更自然、更简洁c=a.operator+(b);,输出结果8+10i,Complex,5、成员函数重载+：小问题,构造临时对象，返回后释放,避免使用引用,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,6、友元函数重载-,相当于函数名,Complexoperator-(Complexa,Complexb)returnComplex(a.real+b.real,a.imag+b.imag);voidmain()Complexa(3,4),b(5,6),c;c=a-b;c.print();,友元函数重载-,输出结果-2-2i,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,7、重载赋值运算符：成员函数,voidComplex:operator=(constComplex,重载赋值运算符：成员函数,输出结果3+4i,voidComplex:operator=(constComplex,重载赋值运算符：问题,出现语法错误,=运算符右结合先执行b=a返回值为void无法赋给a,X,classComplexComplexoperator=(constComplex,重载赋值运算符：问题的解决,效率太低,classComplexComplex,重载赋值运算符：问题的解决,c=b=a;先执行b=a，b被赋值后，返回b的引用，在赋值给c，最后的返回值丢弃,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler);/类型转换构造函数Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,8、复数与实数运算：类型转换,Complex:Complex(doubler)real=r;imag=0;voidmain()Complexa(3,4),b,c;b=a+2;b.print();/c=2+a;,复数与实数运算：类型转换,先将2转换为Complex对象；将转换后的对象与a相加结果赋给b,X,a不能转换为整数,classComplexdoublereal,imag;public:Complex()real=0;imag=0;Complex(doubler);/类型转换构造函数Complex(doubler,doublei);Complex(constComplex,9、复数与实数运算：使用友元,Complex:Complex(doubler)real=r;imag=0;Complexoperator+(Complex,复数与实数运算：最好使用友元,voidmain()Complexa(3,4),b,c;b=a+2;b.print();c=2+a;c.print();,复数与实数运算,输出结果5+4i5+4i,classStringchar*str;public:String()str=NULL;String(char*p)str=newcharstrlen(p)+1;strcpy(str,p);voidshow()coutstrendl;,10、字符串类：浅拷贝,voidmain()Stringstr1(“Hello”);Stringstr2(“World”);str1=str2;,字符串类：浅拷贝,编程迷失的不可访问的内存！,classStringchar*str;public:String()deletestr;String()str=NULL;String(char*p);String(String,字符串类：深拷贝,String:String(char*p)str=newcharstrlen(p)+1;strcpy(str,p);String:String(String,字符串类：深拷贝,String:String(charc)str=newchar2;str0=c;str1=0;Stringoperator+(String,字符串类：深拷贝,String,字符串类：深拷贝,voidmain()Strings1(“Hello”);Strings2(“World”);Strings3;s3=s1