C++第八章.

第八章多态性(polymophism)本章主要内容1.多态的概念2.虚函数——重点3.静态绑定、动态绑定与动态绑定的实现机制4.纯虚函数与抽象类——重点21:36:01§1多态的概念多态性指一个名字，多种语义，或接口相同，多种实现C++支持两种形式的多态1.静态多态(编译时多态)2.动态多态(运行时多态)21:36:01静态多态静态多态主要指函数和运算符的重载例：函数的重载intabs(intx){returnx;}floatabs(floatx){returnx;}longabs(longx){returnx;}voidmain(){coutabs(-100)endl;coutabs(-2.5f)endl;coutabs(123456789L)endl;}21:36:01例：函数的重载（续）classX{public:voidShow(int,char);voidShow(char*,char);};voidmain(){XxObj;xObj.Show(1,'a');xObj.Show(张三,'b');}21:36:01例：函数重载(续)classX{public:voidshow(){}};classY:publicX{public:voidshow(int){}voidshow(){}};voidmain(){XxObj;YyObj;xObj.Show();yObj.Show();yObj.Show(10);yObj.X::Show();}结论：重载函数、运算符重载对应的函数的调用和函数体之间对应关系的建立，是由编译程序和连接程序根据函数的参数数目、参数类型的匹配关系，在编译连接阶段完成的，所以静态多态又称为编译-连接时多态（简称编译时多态）21:36:01动态多态与继承机制有关，建立在继承机制之上在继承机制中，能使用基类对象的地方就能用派生类对象（upcast—向上转换）例：.upcast(向上转换)动态多态在继承机制之上靠虚成员函数实现对虚函数的调用和函数体之间的对应关系不是在编译、连接阶段确定，而是在程序运行过程中动态的确定该函数执行哪一个函数体，因此动态多态又称为运行时多态基类的指针可以指向派生类的对象，基类的引用可以引用派生类的对象。导致编译时无法预知基类指针将来会指向哪个派生类的对象，也无法预知基类的引用将来会引用哪个派生类的对象21:36:01§2虚函数虚函数是在基类中使用关键字virtual进行声明，在派生类中重新定义(override)的成员函数例：虚函数classX{public:virtualvoidf(){coutX::f();}};classY:publicX{public:virtualvoidf(){coutY::f();}};21:36:01虚函数的作用能使用基类对象的地方就能使用派生类对象，故基类指针可以指向派生类对象，基类引用也可以引用派生类对象基类指针指向派生类对象，通过指针调用所指向对象中的虚函数，C++根据所指向对象的类型，在运行时确定调用哪一个类的虚函数基类引用引用派生类对象，通过引用调用所引用对象中的虚函数，C++根据所引用对象的类型，在运行时确定调用哪一个类的虚函数基类指针指向不同派生类的对象，基类引用引用不同派生类的对象时，可以执行虚函数的不同版本21:36:01例1：非虚成员函数classvehicle{public:voiddrive(){coutdriveagenericvehicleendl;}};classcar:publicvehicle{public:voiddrive(){coutdriveacarendl;}};voidf(vehicle&v){v.drive();}voidg(vehicle*pV){pV-drive();}voidmain(){vehiclevh;carc;f(vh);f(c);//分别调用哪一个类中的drive()?g(&vh);g(&c);//分别调用哪一个类中的drive()?vehicle*pVh;pVh=&vh;pVh-drive();pVh=&c;pVh-drive();}引用基类对象，调用基类成员函数引用派生类对象，调用基类成员函数指向基类对象，调用基类成员函数指向派生类对象，调用基类成员函数21:36:01例1：虚成员函数classvehicle{public:virtualvoiddrive(){coutdriveagenericvehicleendl;}};classcar:publicvehicle{public:virtualvoiddrive(){coutdriveacarendl;}};voidf(vehicle&v){v.drive();}voidg(vehicle*pV){pV-drive();}voidmain(){vehiclevh;carc;f(vh);f(c);//分别调用哪一个类中的drive()?g(&vh);g(&c);//分别调用哪一个类中的drive()?}引用基类对象，调用基类成员函数引用派生类对象，调用派生类成员函数指向基类对象，调用基类成员函数指向派生类对象，调用派生类成员函数结论：基类指针指向不同派生类的对象，基类引用引用不同派生类的对象时，执行的是相应派生类中的虚函数21:36:01例2：非虚成员函数classCGraph{intx,y;public:CGraph(intxx,intyy){x=xx;y=yy;}~CGraph(){}voidDraw(CDC&dc){dc.TextOut(x,y,ThisisaGraphObject);}intgetX()const{returnx;}intgetY()const{returny;}};21:36:01例2：非虚成员函数（续）classCRectangle:publicCGraph{intleft,top,right,bottom;public:CRectangle(intlft,inttp,intrgt,intbtm):CGraph((rgt+lft)/2,(tp+btm)/2){left=lft;top=tp;right=rgt;bottom=btm;}~CRectangle(){}voidDraw(CDC&dc){dc.Rectangle(left,top,right,bottom);}};21:36:01例2：非虚成员函数(续)#includeGraph.hclassCCircle:publicCGraph{intr;public:CCircle(intxx,intyy,intrr):CGraph(xx,yy){r=rr;}~CCircle(){}voidDraw(CDC&dc){dc.Ellipse(getX()-r,getY()-r,getX()+r,getY()+r);}};CGraphg(100,30),*pG=&g;CCirclecir(100,100,50);CRectanglerct(100,200,300,300);pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?pG=○pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?pG=&rct;pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?指向CGraph类的对象，调用CGraph类的Draw()指向CCircle类的对象，调用CGraph类的Draw()指向CRectangle类的对象，调用CGraph类的Draw()21:36:01例2：虚成员函数classCGraph{intx,y;public:CGraph(intxx,intyy){x=xx;y=yy;}~CGraph(){}virtualvoidDraw(CDC&dc){dc.TextOut(x,y,ThisisaGraphObject);}intgetX()const{returnx;}intgetY()const{returny;}};21:36:01例2：虚成员函数（续）classCRectangle:publicCGraph{intleft,top,right,bottom;public:CRectangle(intlft,inttp,intrgt,intbtm):CGraph((rgt+lft)/2,(tp+btm)/2){left=lft;top=tp;right=rgt;bottom=btm;}~CRectangle(){}virtualvoidDraw(CDC&dc){dc.Rectangle(left,top,right,bottom);}};21:36:01例2：虚成员函数(续)#includeGraph.hclassCCircle:publicCGraph{intr;public:CCircle(intxx,intyy,intrr):CGraph(xx,yy){r=rr;}~CCircle(){}virtualvoidDraw(CDC&dc){dc.Ellipse(getX()-r,getY()-r,getX()+r,getY()+r);}};CGraphg(100,30),*pG=&g;CCirclecir(100,100,50);CRectanglerct(100,200,300,300);pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?pG=○pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?pG=&rct;pG-Draw(dc);//调用哪一个Draw()?指向CGraph类的对象，调用CGraph类的Draw()指向CCircle类的对象，调用CCircle类的Draw()指向CRectangle类的对象，调用CRectangle类的Draw()结论：基类指针指向不同派生类的对象，基类引用引用不同派生类的对象时，执行的是相应派生类中的虚函数21:36:01关于虚函数的说明虚函数只能是类的成员函数，而不能是普通函数或类的友元函数关键字virtual只在声明虚成员函数时使用，定义该成员函数时不需用virtual进行修饰无论继承层次有多深，基类中声明的虚函数，在派生类中自动为虚函数，在派生类中声明该虚函数时可不用关键字virtual21:36:01例：继承层次classRoot{public:virtualvoidvf(){coutBase::vf()endl;}};classFirstLevel:publicRoot{public:voidvf(){coutFirstLevel::vf()endl;}};classSecondLevel:publicFirstLevel{public:voidvf(){coutSecondLevel::vf()endl;}};同一虚函数的不同版本21:36:01例：继承层次（续）voidmain(){Root*ptr;ptr=newRoot;ptr-vf();deleteptr;ptr=newFirstLevel;ptr-vf();deleteptr;ptr=newSecondLevel;ptr-vf();deleteptr;}21:36:01关于虚函数的说明（续）派生类中新添加了与基类中声明的虚函数同名的成员函数，但两者的函数原型不同(overload)，则派生类中新添加的成员函数不是基类中同名函数的虚函数classBase{public:virtualvoidf(intx){coutBase::vf(int)endl;}};classDerived:publicBase{public:voidf(){coutDerived::vf()endl;}};派生类中的f()不是基类中虚函数f(int)的新版本派生类中的f()丢失了虚的特性21:36:01关于虚函数的说明（续）继承的类层次中，若某个派生类中没有显式重新定义最上层基