1.函数重载
由静态联编支持的多态性称为编译时的多态性或静态多态性,也就是说,确定同名操作的具体操作对象的过程是在编译过程中完成的。在C++中,可以用函数重载和运算符重载来实现编译时的多态性。
2.虚函数
由动态联编支持的多态性称为运行时的多太性或动态多态性,也就是说,确定同名操作的具体操作对象的过程是在运行过程中完成的。在C++中,可以用虚函数来实现运行时的多态性。
2.1.虚函数定义
虚函数的定义是在基类中进行的,即把基类中需要定义为虚函数的成员函数声明为virtual。当基类中的某个成员函数被声明为虚函数后,就可以在派生类中被重新定义。在派生类中重定义时,其函数原型,包括返回类型、函数函数名、参数个数和类型、参数的顺序都必须与基类中的原型完全一致。
定义形式为:
virtual <函数类型><函数名>(参数表)
{
函数体
}
例如:解决博文多态概念时的问题代码如下:
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
void sleep()
{
cout<<"Animal Sleep"<<endl;
}
virtual void breathe()//加上virtual
{
cout<<"Animal Breathe"<<endl;
}
};
class Fish:public Animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"Fish Bubble"<<endl;
}
};
int main()
{
Fish fs;
Animal *an=&fs;
an->breathe();
system("pause");
}
只是加了一个virtual问题就解决了。输出结果为:
事实上,当将基类中的成员函数breathe()声明为virtual即虚函数时,编译器在编译的时候发现Animal类中有虚函数,此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表,该表是一个一维数组,在这个数组中存放每个虚函数的地址。上述代码中,Animal类和Fish类都包含了一个虚函数breathe(),因此编译器会为这两个类分别建立一个虚表,如下图所示。
类Animal和类Fish的虚表
在上述代码中,当Fish类的fs对象构造完毕后,其内部的虚表指针也就被初始化为指向Fish类的虚表。在转换后,调用an->breathe(),由于an实际指向的是Fish类的对象,该对象内部的虚表指针指向的是Fish类的虚表,因此最终调用的是Fish类的breathe()函数。
使用派生对象指针时应注意的问题:
1.声明为指向基类对象的指针可以指向它的公有派生类的对象,但不允许指向它的私有派生类的对象。
2.允许声明为指向基类对象的指针指向它的公有派生类的对象,但不允许将一个声明为指向派生类对象的指针指向基类的对象。
3.声明为指向基类对象的指针,当其指向它的公有派生类的对象时(满足第1条),只能直接访问派生类中从基类继承下来的成员,不能直接访问公有派生类中定义的成员。要想访问其公有派生类中的成员,可将基类指针用显式类型转换方式转换为派生类指针。例如:
#include<iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
void vf()
{
cout<<"This is class B"<<endl;
}
};
class D:public B
{
public:
void vf()
{
cout<<"This is class D"<<endl;
}
};
int main()
{
B b,*pb;
D d,*pd;
pb= &b;
pb->vf();
pb=&d;//满足第1第2条。
pb->vf();
// pd=&b;//违背第2条。invalid conversion from `B*' to `D*'
// pd->vf();
pd=(D*)&b;//满足第3条。
pd->vf();
pd=&d;
pd->vf();
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/05/1346825720_3094.jpg)
如果把vf改成virtual类型的,有:
#include<iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
virtual void vf()
{
cout<<"This is class B"<<endl;
}
};
class D:public B
{
public:
void vf()
{
cout<<"This is class D"<<endl;
}
};
int main()
{
B b,*pb;
D d,*pd;
pb= &b;
pb->vf();
pb=&d;//满足第1第2条。
pb->vf();
//pd=&b;//违背第2条。invalid conversion from `B*' to `D*'
//pd->vf();
pd=(D*)&b;//满足第3条。 这里是多态。
pd->vf();
pd=&d;
pd->vf();
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/05/1346831678_4912.jpg)
虚函数可以很好的实现多态,在使用虚函数时应注意如下问题:
1.虚函数的声明只能出现在类函数原型的声明中,不出现在函数体实现的时候,而且,基类中只有保护成员或公有成员才能被声明为虚函数。
2.在派生类中重新定义虚函数时,关键字virtual可以写也可以不写,但是在容易引起混乱时,应该写上该关键字。
3.动态联编只能通过成员函数来调用或者通过指针、引用来访问虚函数,如果以对象名的形式来访问虚函数,将采用静态联编。
在派生类中重新定义基类中的虚函数,是函数重载的另一种形式,但它与函数重载 又有如下区别:
1.一般的函数重载,要求其函数的参数或参数类型必须有所不同,函数的返回类型也可以不同。
2.重载一个虚函数时,要求函数名、返回类型、参数个数、参数类型和参数顺序都必须与基类中的虚函数完全一致。
3.如果仅返回类型不同,其余相同,则系统会给出错误信息。
4.如果函数名相同,而参数个数、参数的类型或参数的顺序不同,系统认为是普通的函数重载,虚函数的特性将被丢掉。
2.2 多级继承和虚函数
原生态多级继承例子:
#include<iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
int ms;
public:
void set()
{
cout<<"Base set"<<endl;
}
};
class D:public B
{
public:
void set()
{
cout<<"D set"<<endl;
}
};
class DD:public D
{
};
class DDD:public DD
{
public:
void set()
{
cout<<"DDD set"<<endl;
}
};
class DDDD:public DDD
{
};
class DDDDD:public DDDD
{
};
int main()
{
DD d;
d.set();
DDDD dddd;
dddd.set();
DDDDD ddddd;
ddddd.set();
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/08/1347034524_2376.png)
上述代码结果说明,如果类中没有对应的成员函数,则会向上一级一级找,直到出现所需要的成员函数。如上面的set。d.set在DD类中无set类,就向上找,找到离自己最近的父类的成员函数。
多级继承可以看做是多个单继承的组合,多级继承的虚函数与单继承的虚函数的调用相同,一个虚函数无论被继承多少次,仍保持其虚函数的特性,与继承的次数无关。例如:
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
virtual ~Base(){}
virtual void func()
{
cout<<"Base func"<<endl;
}
};
class Derived1:public Base
{
void func()
{
cout<<"Derived1 func"<<endl;
}
};
class Derived2:public Derived1
{
void func()
{
cout<<"Derived2 func"<<endl;
}
};
void test(Base &b)//引用方式
{
b.func();
}
int main()
{
Base b;
Derived1 d1;
Derived2 d2;
test(b);
test(d1);
test(d2);
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/05/1346832164_2392.jpg)
上述代码中在析构函数前面加上关键字virtual,则该析构函数就称为虚析构函数。
上述代码扩展例子:
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
virtual ~Base(){}
virtual void func()
{
cout<<"Base func"<<endl;
}
};
class Derived1:public Base
{
void func()
{
cout<<"Derived1 func"<<endl;
}
};
class Derived2:public Derived1
{
/* void func()
{
cout<<"Derived2 func"<<endl;
}*/
};
class Derived3:public Derived2
{
void func()
{
cout<<"Derived3 func"<<endl;
}
};
class Derived4:public Derived3
{
void func()
{
cout<<"Derived4 func"<<endl;
}
};
void test(Base &b)//引用方式
{
b.func();
}
int main()
{
Base b;
Derived1 d1;
Derived2 d2;
Derived3 d3;
Derived4 d4;
test(b);
test(d1);
test(d2);
test(d3);
test(d4);
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/08/1347034933_8013.png)
注意d2使用的是其父类的成员函数。
在使用虚析构函数时,要注意以下两点:
1.只要基类的析构函数被声明为虚函数,则派生类的析构函数,无论是否使用virtual关键字进行声明,都自动成为虚函数。
2.如果基类的析构函数为虚函数,则当派生类未定义析构函数时,编译器所生成的析构函数也为虚函数。
一般来说,在程序中最好把基类的析构函数声明为虚函数。这将使所有派生类的析构函数自动成为虚函数。这样,如果程序中用delete运算符准备删除一个对象,而delete运算符操作对象是指向派生类的基类指针,系统会调用相应的析构函数;否则系统只执行蕨类的析构函数,而不执行派生类的析构函数,从而可能导致异常情况的发生。
构造函数不能声明为虚函数。这是因为在执行构造函数时类对象还未完成建立过程,当然谈不上函数与类对象的关联。
补充例子:
#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
protected:
int m_data;
public:
A(int data = 0):m_data(data) { }
int GetData() { return doGetData(); }
virtual int doGetData() { return m_data; }
};
class B:public A
{
protected:
int m_data;
public:
B(int data = 1): m_data(data) { }
int doGetData() { return m_data; }
};
class C:public B {
protected: int m_data;
public:
C(int data = 2):m_data(data) { }
};
int main()
{
C c(10);
cout << c.GetData() << endl;
cout << c.A::GetData() << endl;
cout << c.B::GetData() << endl;
cout << c.C::GetData() << endl;
cout << c.doGetData() << endl;
cout << c.A::doGetData() << endl;
cout << c.B::doGetData() << endl;
cout << c.C::doGetData() << endl;
system("pause");
return 0;
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/07/1347025531_1454.jpg)
1 //C中getdata未定义,B中也是,所以调用A的。A的dogetdata是虚函数,所以调用B的,返回B::m_data 1 //同上 1 //同上 1 //同上 1 //C中dogetdata未定义,调用B的,返回B::m_data 0 //直接调用A中的dogetdata,返回A::m_data 1 //调用B中doggetdata,返回B::m_data 1 //同c.doGetData() Press any key to continue . . .
3.纯虚函数与抽象类
抽象类是一种特殊的类,它提供统一的操作接口。建立抽象类是为了多态地使用抽象类成员函数。抽象类是包含纯虚函数的类。
3.1 纯虚函数
定义形式:
virtual <函数类型><函数名>(参数表)=0;
纯虚函数的作用是为派生类提供一个统一的接口,纯虚函数的实现可以留给派生类来完成。一般来说,一个抽象类中带有至少一个纯虚函数。
例:
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
protected:
int x0,y0;
public:
Point(int i,int j)
{
x0=i;
y0=j;
}
virtual void set()=0;
virtual void draw()=0;
};
class Line:public Point
{
protected:
int x1,y1;
public:
Line(int i=0,int j=0,int m=0,int n=0):Point(i,j)
{
x1=m;
y1=n;
}
void set(){cout<<"Line_set()"<<endl;}
void draw(){cout<<"Line_draw()"<<endl;}
};
class Ellipse:public Point
{
protected:
int x2,y2;
public:
Ellipse(int i=0,int j=0,int p=0,int q=0):Point(i,j)
{
x2=p;
y2=q;
}
void set(){cout<<"Ellipse_set()"<<endl;}
void draw(){cout<<"Ellipse_draw()"<<endl;}
};
void drawobj(Point *p)
{
p->draw();
}
void setobj(Point *p)
{
p->set();
}
int main()
{
Line *li=new Line();//new Line;
drawobj(li);
setobj(li);
cout<<endl;
Ellipse *el=new Ellipse();//new Ellipse;
drawobj(el);
setobj(el);
cout<<endl;
Line *li2=new Line;
drawobj(li2);
setobj(li2);
cout<<endl;
Ellipse elp;
drawobj(&elp);
setobj(&elp);
cout<<endl;
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/07/1346985689_5329.jpg)
在上述代码中,类Line和类Ellipse都公有继承自类Point,在该程序中要实现多态,就必须定义set()函数和draw()函数为虚函数。同时,由于点是不需要在应用程序中画出的,因此Point的set()函数和draw()函数定义为虚函数。在主函数main()中,创建Line对象和Ellipse对象后,调用这两个同名的函数即可。这就是虚函数的作用,它一般用于基类函数没有具体操作,而派生类中该函数可能需要的场合。
3.2 抽象类
包含虚函数的类称为抽象类。抽象类是一种特殊的类,是为了抽象和设计的目的而建立的,处于继承层次结构的较上层。抽象类是不能创建对象的,在实际中为了强调一个类是抽象类,可将该类的构造函数声明为保护的访问控制权限。
抽象类的主要作用是将有关的类组织在一个继承层次中,由抽象类来为它们提供一个公共的根,相关的子类是从这个根派生出来的。抽象类刻画了一组子类的操作接口的通用语义,这些语义也传给子类。一般而言,抽象类只描述这组子类共同的操作接口,而完整的实现留给子类。使用抽象类时应该注意以下问题:
1.抽象类只能用做其他类的基类,不能创建抽象类对象,因为它的纯虚函数没有定义功能,其纯属虚函数的实现由派生类给出。
2.抽象类不能用做参数类型、函数的返回类型或显式转换的类型。
3.可以声明抽象类的对象指针或对象引用,从而可以访问派生类对象成员,实现动态联编。
4.若派生类中没有给出抽象类的所有纯虚函数的函数体,派生类仍是一个抽象类。若抽象类的派生类中给出了所有纯虚函数的函数体,这个派生类不再是一个抽象类,它可以创建自己的对象了。例:
#include<iostream>
using namespace std;
class Vehicle
{
protected:
float speed;
int total;
public:
Vehicle(float speed,int total)
{
Vehicle::speed = speed;//成员变量和函数参数重名,注意加上::以区分成员变量和函数参数,否则初始化会有问题
Vehicle::total = total;//或者this->total = total;
}
virtual void ShowMember()=0;
};
class Car:public Vehicle
{
protected:
int aird;
public:
Car(int aird,float speed,int total):Vehicle(speed,total)
{
Car::aird = aird;
}
void ShowMember()
{
cout<<"Speed is: "<<speed<<endl;
cout<<"Toatal is: "<<total<<endl;
cout<<"Aird is: "<<aird<<endl;
}
};
int main()
{
Car c(250,150,4);
c.ShowMember();
system("pause");
}
![](https://img-my.csdn.net/uploads/201209/07/1346988572_4730.jpg)