虚函数与多态
虚函数与多态性
多态性(Polymorphism)是指一个名字,多种语义;或界面相同,多种实现。
重载函数是多态性的一种简单形式。
虚函数允许函数调用与函数体的联系在运行时才进行,称为动态联编。
虚函数和动态联编
Ø 冠以关键字 virtual 的成员函数称为虚函数
Ø 实现运行时多态的关键首先是要说明虚函数,另外,必须用基类指针调用派生类的不同实现版本
虚函数和基类指针
基类指针虽然获取派生类对象地址,却只能访问派生类从基类继承的成员
#include<iostream>
using namespace std ;
class Base
{ public : Base(char xx) { x = xx; }
void who() {cout << "Base class: " << x << "\n" ; }
protected: char x;
} ;
class First_d :public Base
{ public : First_d(char xx, char yy):Base(xx) { y = yy; }
void who() { cout << "First derived class:"<< x << ", " << y << "\n" ; }
protected: char y;
} ;
class Second_d: public First_d
{ public :
Second_d(char xx, char yy, char zz ) : First_d( xx, yy ) { z = zz; }
voidwho() { cout << "Secondderived class: "<< x << ", " << y <<", " << z << "\n" ; }
protected: char z;
} ;
int main()
{ Base B_obj('A' ) ; First_d F_obj( 'T', 'O' ); Second_d S_obj( 'E', 'N', 'D' ) ;
Base * p ;
p = &B_obj ; p -> who() ;
p = &F_obj; p -> who() ;
p =&S_obj ; p -> who() ;
F_obj.who() ;
( ( Second_d* ) p ) -> who() ;
}
注意:
Ø 一个虚函数,在派生类层界面相同的重载函数都保持虚特性
Ø 虚函数必须是类的成员函数
Ø 不能将友元说明为虚函数,但虚函数可以是另一个类的友元
Ø 析构函数可以是虚函数,但构造函数不能是虚函数
虚函数的重载特性
Ø 在派生类中重载基类的虚函数要求函数名、返回类型、参数个数、参数类型和顺序完全相同
Ø 如果仅仅返回类型不同,C++认为是错误重载
Ø 如果函数原型不同,仅函数名相同,丢失虚特性
class base
{ public :
virtual void vf1 ( ) ;
virtual void vf2 ( ) ;
virtual void vf3 ( ) ;
void f ( ) ;
} ;
class derived :public base
{ public :
void vf1 ( ) ; //虚函数
void vf2 ( int ) ; // 重载,参数不同,虚特性丢失
char vf3 ( ) ; //error,仅返回类型不同
void f ( ); // 非虚函数重载
} ;
void g ( )
{ derived d ;
base * bp = & d ; // 基类指针指向派生类对象
bp -> vf1( ) ; // 调用 deriver :: vf1 ( )
bp -> vf2( ) ; // 调用 base :: vf2 ( )
bp -> f () ; // 调用 base :: f ( )
} ;
虚析构函数
Ø 构造函数不能是虚函数。建立一个派生类对象时,必须从类层次的根开始,沿着继承路径逐个调用基类的构造函数
Ø 析构函数可以是虚的。虚析构函数用于指引 delete 运算符正确析构动态对象
#include<iostream>
using namespace std ;
class A
{ public:
~A(){cout << "A::~A() is called.\n" ; }
} ;//virtual ……
class B : public A
{ public:
~B(){cout << "B::~B() is called.\n" ; }
} ;
int main() {
A *Ap = newB ;
B *Bp2 = newB ;
cout<< "delete first object:\n" ;
delete Ap;
cout<< "delete second object:\n" ;
delete Bp2 ;
}
结果:
Delete first object
A::~a() is called
Delete second object
B::~b() is called
A::~a() is called
当改为虚函数时:
Delete first object
B::~b() is called
A::~a() is called
Delete second object
B::~b() is called
A::~a() is called
说明:
1.派生类应该从它的基类公有派生。?
2.必须首先在基类中定义虚函数。
3.派生类对基类中声明虚函数重新定义时,关键字virtual可以不写。
4.一般通过基类指针访问虚函数时才能体现多态性。
5.一个虚函数无论被继承多少次,保持其虚函数特性。
6.虚函数必须是其所在类的成员函数,而不能是友元函数,也不能是静态函数。
7.构造函数、内联成员函数、静态成员函数不能是虚函数。
(虚函数不能以内联的方式进行处理)
8.析构函数可以是虚函数,通常声明为虚函数。
3.成员函数调用虚函数(采用动态联编)
#include <iostream.h>
class A
{ public:
virtual doublefunA(double x)
{cout<<"funA of class A called."<<endl;
returnx*x; }
doublefunB(double x)
{ return funA(x)/2; }
};
class B:public A
{ public:
virtualdouble funA(double x)
{ cout<<"funA of class Bcalled."<<endl;
return 2*x*x; }
};
class C:public B
{ public:
virtual doublefunA(double x)
{ cout<<"funA of class Ccalled."<<endl;
return3*x*x;
}
};
void main()
{
C objc;
cout<<objc.funB(3)<<endl;
B objb;
cout<<objb.funB(3)<<endl;
}
而结果是:
FunA of class c called
13.5
FunA of class b called
9
9.4 纯虚函数和抽象类
n 纯虚函数是一种特殊的虚函数,
n 在许多情况下,在基类中不能对虚函数给出有意义的实现,而把它声明为纯虚函数,它的实现留给该基类的派生类去做。
n 这就是纯虚函数的作用。
Ø 纯虚函数是一个在基类中说明的虚函数,在基类中没有定义, 要求任何派生类都定义自己的版本
Ø 纯虚函数为各派生类提供一个公共界面
Ø 纯虚函数说明形式:
virtual 类型 函数名(参数表)= 0 ;
Ø 一个具有纯虚函数的基类称为抽象类。
class point {/*……*/ } ;
class shape ; // 抽象类
{ point center;
……
public :
point where ( ) { return center ; }
void move ( point p ) {center = p ; draw ( ) ; }
virtual void rotate ( int ) = 0 ; //纯虚函数
virtual void draw ( ) = 0 ; // 纯虚函数
} ;
…...
shape x ; // error,抽象类不能建立对象
shape *p ; // ok,可以声明抽象类的指针
shape f ( ) ; //error, 抽象类不能作为函数返回类型
void g ( shape) ; //error, 抽象类不能作为传值参数类型
shape & h (shape &) ; // ok,可以声明抽象类的引用
class ab_circle: public shape
{ int radius ;
public: void rotate ( int ) { } ;
} ;
要使 ab_circle 成为非抽象类,
必须作以下说明:
class ab_circle : public shape
{ int radius ;
public:
void rotate ( int ) ;
void draw ( ) ;
} ;
并提供 ab_circle :: draw ( )
和 ab_circle :: rotate ( int )
的定义
ab_circle 类仍为抽象类
ab_circle :: draw ( ) 、ab_circle :: rotate ( )
也是纯虚函数