C程序设计多态性及虚函数.ppt

1、第10章 多太性和虚函数,本章内容提要,函数重载 运算符重载 静态联编和动态联编 虚函数 纯虚函数和抽象类 虚析构函数,面向对象的三大特征： 封装性(基础) 继承性(关键) 多态性(补充) C+语言多态性表现： 静态联编 函数重载 运算符重载 动态联编 虚函数,多态性和虚函数,一、 函数重载,是多态性的一种体现 如，汽车都有方向盘，加运算等 函数重载就是赋给同一个函数名多个含义。 重载函数的意义在于可以用相同的函数名访问一组相互关联的函数。 成员函数重载,例10.1：,问题：定义一个string类，对其中的构造函数进行重载。,#include #include class string pub

2、lic: string(char *s);/构造函数 string(string ,string:string(char *s) length=strlen(s); sp=new charlength+1; strcpy(sp,s); string:string(string ,void main() string str1(This is a demo.); str1.print(); coutstr1.getlen()endl; char *s1=That is a program.; string str2(s1); string str3(str2); str3.print(); co

3、utstr3.getlen()endl; ,程序运行结果为： This is a demo. 15 That is a program. 18,使用重载函数注意：,不要使用重载函数描述不相干的函数 在类中，构造函数和普通成员函数均可以重载 避免与函数的默认参数产生二义性,二、运算符重载,运算符重载(operate overloading)就是赋予已有的运算符多重含义。 运算符重载实质是函数重载，运算符重载的选择与函数重载类似，会根据运算符的操作数的类型、个数和顺序来进行运算符函数的选择。,使用运算符重载注意：,几乎所有的运算符都可用作重载。除了以下运算符：.* : ?:。 运算符重载的不变性

4、优先级不变和结合性不变 操作数个数不变和语法语义不变 运算符重载遵循的原则 重载运算符的含义清楚，并且有实际意义 重载运算符不能有二义性,运算符重载函数的两种形式,C+中每个运算符对应着一个运算符函数。 int a=1,b=2;a+b; 表达式a+b在编译时，将被解释为函数调用形式：operator+(a,b)。其中，operator是一个关键字，它与后面的+共同组成了该运算符函数的函数名。,形式一：运算符函数重载为类的成员函数 格式： 类型 X:operator (参数表) 类型：该运算符函数的返回值类型 X：需要重载该运算符的类名 operator：定义运算符重载函数的关键字 ：需要被重载

5、的运算符与operator共同组成该运算符函数的函数名。,运算符重载函数的两种形式,例：,问题：定义一个复数，并重载加法+、-运算符以满足对复数运算的要求。,#include class complex public: complex()real=imag=0; complex(double r,double i) real=r;imag=i; friend complex operator +(const complex ,complex operator +(const complex ,void main() complex c1(2.0,3.0),c2(4.0,-2.0),c3; c3

6、=c1+c2; coutnc1+c2=; print(c3); c3=c1-c2; coutnc1-c2=; print(c3); ,程序运行结果为： c1+c2=6+1i c1-c2=-2+5i,形式二：运算符函数重载为类的友元函数 可以定义一个与某一个运算符函数同名的全局函数，然后再将该全局函数声明为类的友元函数，从而实现运算符的重载 格式： friend 类型 operator (形参表); 注意：有些运算符不能重载为友元，如=、()、 、-,运算符重载函数的两种形式,例：,问题：用友元函数代替成员函数，重新编写上例。,#include class complex public: com

7、plex()real=imag=0; complex(double r,double i) real=r;imag=i; complex operator +(const complex ,inline complex complex:operator +(const complex ,void main() complex c1(2.0,3.0),c2(4.0,-2.0),c3; c3=c1+c2; coutnc1+c2=; print(c3); c3=c1-c2; coutnc1-c2=; print(c3); ,程序运行结果为： c1+c2=6+1i c1-c2=-2+5i,其他运算符重

8、载举例,扩展分数运算符 例10.2 重载取负运算符“-”。 例10.3 重载加法运算符“+”。 例10.4 重载自加运算符“+”。 例10.5 重载类型转换符“long”。 例10.7 重载下标运算符“”。 只能被重载为类的非静态成员函数。 下标运算符只有一个参数，表示下标值。 注意：一般说来，单目运算符最好被重载为成员函数，双目运算符最好被重载为友元函数。,三、静态联编和动态联编,联编是计算机程序彼此关联的过程。即，将被调用的函数连接编译到调用它的程序中。 联编有两种： 静态联编：在编译阶段进行联编的，又称早期联编。 动态联编：在运行阶段进行联编的，又称晚期联编。 一般多数都是静态联编，只有

9、满足一定条件时才会实现动态联编。,1.静态联编,在编译时就解决了程序中的操作调用与执行该操作代码间的关系，确定这种关系又被称为束定，在编译时束定又称静态束定。,例10.8：,问题：静态联编的例子。,#include class Point public: Point(double i,double j)x=i;y=j; double Area() constreturn 0.0; private: double x,y; ;,class circle:public Point public: circle(double i,double j,double k); double Area() c

10、onstreturn 3.14*r*r; private: double r; ; circle:circle(double i,double j,double k):Point(i,j) r=k; ,void fun(Point ,程序运行结果为： 0,2.动态联编,动态联编和静态联编也都属于多态性。它们是在不同阶段对不同实现进行不同的选择。如上例。 动态联编是在虚函数的支持下实现的。 动态联编的实现是有条件的： 公有继承是基础； 虚函数是关键； 对象指针或引用作为引导。,四、虚函数,虚函数是动态联编的基础。虚函数是成员函数，而且是非static的成员函数。 虚函数的定义方法： class

11、类名 virtual 类型 函数名(参数表)； ; 注意：动态联编通过对象指针和引用操作虚函数，如果使用对象来操作函数，则使用静态联编。,例10.9：,问题：动态联编的例子。,#include class Point public: Point(double i,double j)x=i;y=j; virtual double Area() constreturn 0.0; private: double x,y; ;,class circle:public Point public: circle(double i,double j,double k); virtual double Are

12、a() constreturn 3.14*r*r; private: double r; ; circle:circle(double i,double j,double k):Point(i,j) r=k; ,void fun(Point ,程序运行结果为： 706.5,例10.10：,问题：指针指向虚函数的例子。,#include class A public: virtual void f()coutA:f() called.n; ; class B:public A public: virtual void f() coutB:f() calledn; ;,void main() B

13、b; A /动态联编，束定到B:f() ,程序运行结果为： B:f() called,虚函数在使用时应注意：,类的成员函数声明为虚函数，意味着该成员函数在派生类中可能有不同的实现。 虚函数可以在一个或多个派生类中被重新定义，但要求函数名、返回值类型和参数类型、顺序等要相同。 只有类的成员函数才能声明为虚函数。 基类的指针可以指向该基类的不同派生类对象，但具体是否使用动态联编，还要看所调用 的是否是虚函数。,五、纯虚函数和抽象类,在基类中只给出说明，而在派生类中给出定义的虚函数称纯虚函数，包含纯虚函数的类叫抽象类。,1.纯虚函数,纯虚函数在基类中的一般说明格式： class 类名 virtual

14、 类型 函数名(参数表)=0; ; 说明：声明了纯虚函数的基类只是用于继承，仅作为一个接口，具体功能在派生类中实现。,例10.11：,问题：纯虚函数的例子。,#include class point public: point(int i=0,int j=0)x0=i;y0=j; virtual void set()=0;/纯虚函数 virtual void draw()=0;/纯虚函数 protected: int x0,y0; ;,class line:public point public: line(int i=0,int j=0,int m=0,int n=0):point(i,j)

15、 x1=m;y1=n; /虚函数 void set()coutline:set() called.n; /虚函数 void draw()coutline:draw() called.n; protected: int x1,y1; ;,class ellipse:public point public: ellipse(int i=0,int j=0,int p=0,int q=0):point(i,j) x2=p;y2=q; /虚函数 void set()coutellipse:set()called.n; /虚函数 void draw()coutellipse:draw() called.

16、n; protected: int x2,y2;,void drawobj(point *p) p-draw(); void setobj(point *p) p-set(); ,void main() line *lineobj=new line; ellipse *elliobj=new ellipse; drawobj(lineobj);drawobj(elliobj); coutendl; setobj(lineobj);setobj(elliobj); coutnredraw the object .n; drawobj(lineobj); drawobj(elliobj);,程序运

17、行结果为： line:draw() called. ellipse:draw() called. line:set() called. ellipse:set() called. redraw the object . line:draw() called. ellipse:draw() called.,2.抽象类,含有纯虚函数，那么这个类就被称为抽象类。 抽象类必须用做派生其它类的基类，而不能直接创建对象实例。但可以使用抽象类的指针。,例10.12：,问题：编写一个用于计算各类形状的总面积。,#include class shape public: virtual float area()=

18、0;/纯虚函数 ;,/三角形 class triangle:public shape protected: float H,W; public: triangle(float h,float w)H=h;W=w; float area()return H*W*0.5;/纯虚函数重用 ;,/长方形 class rectangle:public triangle public: rectangle(float h,float w):triangle(h,w) float area()return H*W;/纯虚函数重用 ;,/圆面积 class circle:public shape protected: float radius; public: circle(float r)radius=r; float area()return radius*radius*3.14;/纯虚函数重用 ;,/求总面积 float total(shape *s,int n) float sum=0; for(int i=0;iarea(); return sum; ,void main() shape *s4;/基类型数组指针 s0=new triangle(3.0,4.0); s1=new rectangle(2.0,4.0); s2=new circle(