第8章-多态性.ppt

1、1,第八章 多态性,C+语言程序设计,2,本章主要内容,多态性 运算符重载 虚函数 纯虚函数 抽象类,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有可能导致完全不同的行为。 多态的实现： 函数重载 运算符重载 虚函数,4,问题举例复数的运算,class complex/复数类声明 public: complex(double r=0.0,double i=0.0) /构造函数 real=r; imag=i; void display();/显示复数的值 private: double real; double imag; ;,运算符

2、重载,5,问题举例复数的运算,用“+”、“-”能够实现复数的加减运算吗？ 实现复数加减运算的方法 重载“+”、“-”运算符,运算符重载,6,运算符重载的实质,运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义 必要性 C+中预定义的运算符其运算对象只能是基本数据类型，而不适用于用户自定义类型（如类） 实现机制 将指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用，运算对象转化为运算符函数的实参。 编译系统对重载运算符的选择，遵循函数重载的选择原则。,运算符重载,7,运算符重载,规则和限制,可以重载C+中除下列运算符外的所有运算符：. .* : ?: 只能重载C+语言中已有的运算符，不可臆造新的。 不改变原运算符的优

3、先级和结合性。 不能改变操作数个数。 经重载的运算符，其操作数中至少应该有一个是自定义类型。,8,两种形式,重载为类成员函数。 重载为友元函数。,运算符重载,9,运算符函数,声明形式 函数类型 operator 运算符（形参） . 重载为类成员函数时 参数个数=原操作数个数-1（后置+、-除外） 重载为友元函数时 参数个数=原操作数个数，且至少应该有一个自定义类型的形参。,运算符重载,10,运算符成员函数的设计,双目运算符 B 如果要重载 B 为类成员函数，使之能够实现表达式 oprd1 B oprd2，其中 oprd1 为A 类对象，则 B 应被重载为 A 类的成员函数，形参类型应该是 op

4、rd2 所属的类型。 经重载后，表达式 oprd1 B oprd2 相当于 oprd1.operator B(oprd2),运算符重载,11,运算符重载,例 8.1,将“+”、“-”运算重载为复数类的成员函数。 规则: 实部和虚部分别相加减。 操作数: 两个操作数都是复数类的对象。,#include using namespace std; 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; /构造函数 complex operator + (complex c2); /+重载为成员

5、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 double real;/复数实部 double imag;/复数虚部 ;,12,complex complex:operator +(complex c2) /重载函数实现 complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag); ,13,complex complex:operator -(complex c2) /重

6、载函数实现 complex c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; return complex(c.real,c.imag); ,14,void complex:display() cout(real,imag)endl; int main() /主函数 complex c1(5,4),c2(2,10),c3; /声明复数类的对象 coutc1=; c1.display(); coutc2=; c2.display(); c3=c1-c2;/使用重载运算符完成复数减法 coutc3=c1-c2=; c3.display(); c3=c1+c2

7、;/使用重载运算符完成复数加法 coutc3=c1+c2=; c3.display(); ,15,程序输出的结果为： c1=(5,4) c2=(2,10) c3=c1-c2=(3,-6) c3=c1+c2=(7,14),16,17,运算符成员函数的设计,前置单目运算符 U 如果要重载 U 为类成员函数，使之能够实现表达式 U oprd，其中 oprd 为A类对象，则 U 应被重载为 A 类的成员函数，无形参。 经重载后，表达式 U oprd 相当于 oprd.operator U(),运算符重载,18,运算符成员函数的设计,后置单目运算符 +和- 如果要重载 +或-为类成员函数，使之能够实现表

8、达式 oprd+ 或 oprd- ，其中 oprd 为A类对象，则 +或- 应被重载为 A 类的成员函数，且具有一个 int 类型形参。 经重载后，表达式 oprd+ 相当于 oprd.operator +(0),运算符重载,19,例8.2,运算符前置+和后置+重载为时钟类的成员函数。 前置单目运算符，重载函数没有形参，对于后置单目运算符，重载函数需要有一个整型形参。 操作数是时钟类的对象。 实现时间增加1秒钟。,运算符重载,/8_2.cpp #include using namespace std; class Clock/时钟类声明 public:/外部接口 Clock(int NewH=

9、0, int NewM=0, int NewS=0); void ShowTime(); Clock,20,Clock ,21,/后置单目运算符重载 Clock Clock:operator +(int) /注意形参表中的整型参数 Clock old=*this; +(*this); return old; ,22,/其它成员函数的实现略 int main() Clock myClock(23,59,59); coutFirst time output:; myClock.ShowTime(); coutShow myClock+:; (myClock+).ShowTime(); coutSh

10、ow +myClock:; (+myClock).ShowTime(); ,23,程序运行结果为： First time output: 23:59:59 Show myClock+: 23:59:59 Show +myClock: 0:0:1,24,25,运算符友元函数的设计,如果需要重载一个运算符，使之能够用于操作某类对象的私有成员，可以此将运算符重载为该类的友元函数。 函数的形参代表依自左至右次序排列的各操作数。 后置单目运算符 +和-的重载函数，形参列表中要增加一个int，但不必写形参名。,运算符重载,26,运算符友元函数的设计,双目运算符 B重载后，表达式oprd1 B oprd2

11、等同于operator B(oprd1,oprd2 ) 前置单目运算符 B重载后，表达式 B oprd 等同于operator B(oprd ) 后置单目运算符 +和-重载后，表达式 oprd B 等同于operator B(oprd,0 ),运算符重载,27,例8-3,将+、-（双目）重载为复数类的友元函数。 两个操作数都是复数类的对象。,运算符重载,#include using namespace std; 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; /构造函数 fr

12、iend complex operator + (complex c1,complex c2);/运算符+重载为友元函数 friend complex operator - (complex c1,complex c2);/运算符-重载为友元函数 void display();/显示复数的值 private:/私有数据成员 double real; double imag; ;,28,complex operator +(complex c1,complex c2)/运算符重载友元函数实现 return complex(c2.real+c1.real, c2.imag+c1.imag); co

13、mplex operator -(complex c1,complex c2)/运算符重载友元函数实现 return complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag); / 其它函数和主函数同例8.1,29,30,重载 ,1、 是一个二元运算符，其重载形式如下： class X X ； 2、重载需要注意的问题 是一个二元运算符，其第1个参数是通过对象的this指针传递的，第2个参数代表数组的下标 由于 既可以出现在赋值符“=”的左边，也可以出现在赋值符“=”的右边，所以重载运算符 时常返回引用。 只能被重载为类的非静态成员函数，不能被重载为友元和普通函数。,3

14、1,【例】 设计一个工资管理类，它能根据职工的姓名录入和查询职工的工资，每个职工的基本数据有职工姓名和工资。 #include #include using namespace std; struct Person /职工基本信息的结构 double salary; char *name; ; class SalaryManaege Person *employ; /存放职工信息的数组 int max; /数组下标上界 int n; /数组中的实际职工人数 public: SalaryManaege(int Max=0) max=Max; n=0; employ=new Personmax;

15、,32,double ；,33,void main() SalaryManaege s(3); s杜一为=2188.88; s李海山=1230.07; s张军民=3200.97; cout杜一为ts杜一为endl; cout李海山ts李海山endl; cout张军民ts张军民endl; cout-下为display的输出-nn; s.display(); ,34,重载( ),1、运算符( )是函数调用运算符，也能被重载。且只能被重载为类的成员函数。 2、运算符( )的重载形式如下： class X X /调用形式2,35,【例】 设计一个时间类Time，重载函数调用运算符( )，使它能够调整时

16、（hh）、分（mm）、秒（ss）的数据。 #include using namespace std; class Time private: int hh,mm,ss; public: Time(int h=0,int m=0,int s=0):hh(h),mm(m),ss(s) void operator()(int h,int m,int s) hh=h; mm=m; ss=s; ,36,void ShowTime() couthh:mm:ssendl; ; void main() Time t1(12,10,11); t1.ShowTime(); t1.operator()(23,20,

17、34); t1.ShowTime(); t1(10,10,10); t1.ShowTime(); ,重载( ),37,输入/输出运算符重载,重载输出运算符 输出运算符也称为插入运算符，通过输出运算符的重载可以实现用户自定义数据类型的输出。 重载运算符的常见格式如下： ostream /返回ostream对象 ,38,重载输入运算符 输入运算符也称为提取运算符，用于输入数据。通过输入运算符的重载，就能够用它输入用户自定义的数据类型 其重载形式如下： istream /返回istream对象 ,39,重载运算符举例,【例】 有一销售人员类Sales，其数据成员有姓名name，身份证号id，年龄ag

18、e。重载输入/输出运算符实现对Sales类数据成员的输入和输出。 /Eg6-13.cpp #include #include class Sales private: char name10; char id18; int age; public: Sales(char *Name,char *ID,int Age); friendSales ,40,Sales /L5 ,41,编程实作,标准C+提供了一个String类。String类重载了+、+=、=、=、。,42,【例】 设计一个字符串类String，通过运算符重载实现字符串的输入、输出以及+=、=、!=、=、 等运算。 /Eg6-14.

19、cpp #include #include class String private: int length; /字符串长度 char *sPtr; /存放字符串的指针 void setString( const char *s2); friend ostream ,43,const String ,44,ostream ,45,int main() String s1(happy),s2(new year),s3; cout s1结果是 s1 ? true : false) = s1结果是 = s1 ? true : false); cout nn测试s3是否为空: ;,46,if (!s3

20、) cout s3是空串endl; /L3 cout把s1赋给s3的结果是：; s3 = s1; cout s3= s3 n; /L5 cout s1 += s2 的结果是：s1=; /L6 s1 += s2; cout s1; /L7 cout ns1 += to you 的结果是：; /L8 s1 += to you; cout s1 = s1 endl; /L9 s10 = H; s16 = N; s110 = Y; cout s1 = s1 n; /L10 return 0; ,47,48,静态绑定与动态绑定,绑定 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

21、。 静态绑定（静态联编） 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。 动态绑定 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。,#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, d

22、ouble l); double Area() const return w*h; private: double w,h; ;,静态绑定例,49,Rectangle:Rectangle(double i, double j, double k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; void fun(Point 运行结果： Area=0,50,#include using namespace std; class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; virtual double Area() const

23、 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; ; /其它函数同例 8.8,动态绑定例,51,void fun(Point 运行结果: Area=375,52,53,虚函数,虚函数是动态绑定的基础。 是非静态的成员函数。 在类的声明中，在函数原型之前写virtual。 vir

24、tual 只用来说明类声明中的原型，不能用在函数实现时。 具有继承性，基类中声明了虚函数，派生类中无论是否说明，同原型函数都自动为虚函数。 本质：不是重载声明而是覆盖。 调用方式：通过基类指针或引用，执行时会根据指针指向的对象的类，决定调用哪个函数。,虚 函 数,54,例 8.4,#include using namespace std; class B0/基类B0声明 public:/外部接口 virtual void display() /虚成员函数 coutB0:display()endl; ; class B1: public B0/公有派生 public: void display(

25、) coutB1:display()endl; ; class D1: public B1/公有派生 public: void display() coutD1:display()endl; ;,虚 函 数,void fun(B0 *ptr)/普通函数 ptr-display(); int 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=/调用派生类D1函数成员 ,运行结果： B0:display() B1:display() D1:display(),55,56,虚析构函数,何时需要虚析构函数？ 当你可能通过基类

26、指针删除派生类对象时 如果你打算允许其他人通过基类指针调用对象的析构函数（通过delete这样做是正常的），并且被析构的对象是有重要的析构函数的派生类的对象，就需要让基类的析构函数成为虚拟的。,虚 函 数,57,抽象类,带有纯虚函数的类称为抽象类: class 类名 virtual 类型 函数名(参数表)=0; /纯虚函数 . ,纯虚函数与抽象类,58,抽象类,纯虚函数与抽象类,作用 抽象类为抽象和设计的目的而声明，将有关的数据和行为组织在一个继承层次结构中，保证派生类具有要求的行为。 对于暂时无法实现的函数，可以声明为纯虚函数，留给派生类去实现。 注意 抽象类只能作为基类来使用。 不能声明抽

27、象类的对象。 构造函数不能是虚函数，析构函数可以是虚函数。,59,例 8.5,纯虚函数与抽象类,#include using namespace std; class B0 /抽象基类B0声明 public: /外部接口 virtual void display( )=0; /纯虚函数成员 ; class B1: public B0 /公有派生 public: void display()coutB1:display()endl; /虚成员函数 ; class D1: public B1 /公有派生 public: void display()coutD1:display()endl; /虚成

28、员函数 ;,void fun(B0 *ptr)/普通函数 ptr-display(); int main()/主函数 B0 *p;/声明抽象基类指针 B1 b1;/声明派生类对象 D1 d1;/声明派生类对象 p=/调用派生类D1函数成员 ,运行结果： B1:display() D1:display(),60,61,编程实作,编程题目 某校每位学生都要学习英语、语文、数学三门公共课程以及不同的专业课程。会计学专业要学习会计学和经济学两门课程，化学专业要学习有机化学和化学分析两门课程。编程序管理学生成绩，计算公共课的总分和平均分，以及所有课程的总成绩。,62,经过抽象与继承，构造出图所示的类结构

29、,63,将每个类的声明与实现分别独立保存在与类同名的.h头文件和.cpp文件中。 comFinal类,64,Account类 Chemistry类,65,Main函数 项目文件,66,编程实作,在刚刚设计的课程体系继承结构中，设计了comFinal、Account、Chemistry三个类，这些类的相关头文件comFinal.h、account.h、chemistry.h，以及类的实现文件comFinal.cpp、account.cpp、chemistry.cpp，都保存在目录C:course中。 现对其编程实作进行完善，将comFinal、Account、Chemistry中的成员函数show设计成虚函数，并设计一个访问该类继承结构的接口函数display，此函数通过基类comFinal对象的指针，访问派生类Account、Chemistry 类对象的虚函数show。下图是类的继承层次图。,67,为comFinal继承结构设计虚函数show,68,在类comFinal的成员函数show声明前面加上限定词virtual。 class comFinal virtual void show(); ;,69,改写主程序 编写访问本课程类继承结构的接口函数display和主函数，为此