面向对象编程：多态性

面向对象编程：多态性提纲多态性概念virtual函数（虚函数）抽象类和纯虚函数多态性概念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。在C++程序设计中，多态的实现：函数重载运算符重载虚函数在C++中有两种多态性编译时的多态性(静态多态性)运行时的多态性(动态多态性)运行时的多态性是指在程序执行前，无法根据函数名和参数来确定该调用哪一个函数，必须在程序执行过程中，根据执行的具体情况来动态地确定。它是通过类继承关系和虚函数来实现的。目的也是建立一种通用的程序。通用性是程序追求的主要目标之一。通过函数的重载和运算符的重载来实现的。在程序编译时系统就能决定调用的是哪个函数。多态性概念类继承层次中对象之间的关系基类指针和派生类指针与基类对象和派生类对象4种可能匹配：直接用基类指针引用基类对象；直接用派生类指针引用派生类对象；用派生类指针引用一个基类对象;用基类指针引用一个派生类对象；#includeiostreamusingnamespacestd;classB0//基类B0声明{public://外部接口voiddisplay()//虚成员函数{coutB0::display()endl;}};classB1:publicB0//公有派生{public:voiddisplay(){coutB1::display()endl;}};classD1:publicB1//公有派生{public:voiddisplay(){coutD1::display()endl;}};voidfun(B0*ptr)//普通函数{ptr-display();}intmain()//主函数{B0b0,*p;//声明基类对象和指针B1b1,*q;//声明派生类对象D1d1;//声明派生类对象p=&b0;q=&b1;fun(q);fun(p);//调用基类B0函数成员p=&b1;fun(p);//调用派生类B1函数成员p=&d1;fun(p);//调用派生类D1函数成员}若将派生类对象的地址赋给指向基类的指针，则用该指针仅能访问派生类中从基类继承来的公有成员，也就是说，通过指针引起的普通成员函数调用，仅仅与指针的类型有关，而与指针正指向什么对象无关。在这种情况下，必须采用显式的方式调用派生类的函数成员。本来使用对象指针是为了表达一种动态的性质，即当指针指向不同对象时执行不同的操作，现在看来并没有起到这种作用。要实现这种功能，就需要引入虚函数的概念。虚函数虚函数是类中的一个用关键字virtual修饰的成员函数。virtual函数类型函数名(形参表){函数体}或者virtual函数返回值函数名(形参表)；在类的声明中，在函数原型之前写virtual。virtual只用来说明类声明中的原型，不能用在函数实现时。一个函数一经说明为虚函数，则无论说明它的类被继承了多少层，在每一层派生类中该函数将永远保持其virtual特性。当基类中的某个成员函数被声明为虚函数后，此虚函数就可以在一个或多个派生类中被重新定义，在派生类中重新定义时，其函数原型，包括返回类型、函数名、参数个数、参数类型以及参数的顺序都必须与基类中的原型完全相同。虚函数虚函数是动态绑定的基础。是非静态的成员函数。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。虚函数定义虚函数的目的是为了让派生类覆盖（Overriding）它。覆盖不同于重载，它要求重新定义的函数在参数和返回值方面与原函数完全相同。否则将属于重载（参数不同）或导致一个编译错误（返回值类型不同）。与函数重载相同，虚函数也体现了OOP技术的多态性。函数名返回值参数束定时间适用范围语义相关性虚函数同同运行时派生类一组类似函数重载函数可不同不同编译时任意可语义无关虚函数和重载函数一组虚函数中，两个虚函数仅返回值不同，参数和名字相同，编译错。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。#includeiostreamusingnamespacestd;classB0//基类B0声明{public://外部接口virtualvoiddisplay()//虚成员函数{coutB0::display()endl;}};classB1:publicB0//公有派生{public:voiddisplay(){coutB1::display()endl;}};classD1:publicB1//公有派生{public:voiddisplay(){coutD1::display()endl;}};voidfun(B0*ptr)//普通函数{ptr-display();}intmain()//主函数{B0b0,*p;//声明基类对象和指针B1b1,*q;//声明派生类对象D1d1;//声明派生类对象p=&b0;q=&b1;fun(q);fun(p);//调用基类B0函数成员p=&b1;fun(p);//调用派生类B1函数成员p=&d1;fun(p);//调用派生类D1函数成员}上面的例题想运行结果为：书例526-527虚析构函数何时需要虚析构函数？当你可能通过基类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。虚析构函数的声明语法如下：virtual~类名#includeiostreamUsingnamespacestd；classA{public:~A(){coutA::~A()iscalled.\n;}};classB:publicA{public:~B(){coutB::~B()iscalled.\n;}};voidmain(){A*Ap=newB;B*Bp2=newB;coutdeletefirstobject:\n;deleteAp;coutdeletesecondobject:\n;deleteBp2;}#includeiostreamUsingnamespacestd；classA{public:virtual~A(){coutA::~A()iscalled.\n;}};classB:publicA{public:~B(){coutB::~B()iscalled.\n;}};voidmain(){A*Ap=newB;B*Bp2=newB;coutdeletefirstobject:\n;deleteAp;coutdeletesecondobject:\n;deleteBp2;}定义了基类虚析构函数，基类指针指向的派生类动态对象也可以正确地用delete析构设计类层次结构时，提供一个虚析构函数，能够使派生类对象在不同状态下正确调用析构函数如果我们将所有的成员函数都设置为虚函数，当然是很有益的。它除了会增加一些额外的资源开销，没有什么坏处。但设置虚函数须注意以下几点。①只有成员函数才能声明为虚函数。因为虚函数仅适用于有继承关系的类对象，所以普通函数不能声明为虚函数。虚函数的限制②虚函数必须是非静态成员函数。这是因为静态成员函数不受限于某个对象。③内联函数不能声明为虚函数。因为内联函数不能在运行中动态确定其位置。④构造函数不能声明为虚函数。多态是指不同的对象对同一消息有不同的行为特性。虚函数作为运行过程中多态的基础，主要是针对对象的，而构造函数是在对象产生之前运行的，因此，虚构造函数是没有意义的。虚函数的限制⑤析构函数可以声明为虚函数。析构函数的功能是在该类对象消亡之前进行一些必要的清理工作。析构函数没有类型，也没有参数，和普通成员函数相比，虚析构函数情况略为简单些。虚函数的限制抽象类和纯virtual函数虚函数为一个类体系中所有类提供了一个统一的接口。然而在有些情况下，定义基类时虽然知道其子孙类应当具有某一接口，但其自身由于某种原因却无法实现该接口，换句话，它在该基类中没有定义具体的操作内容。这里就应将该接口说明成一个纯虚函数，其具体操作由各子孙类来定义，带有纯虚函数的类称为抽象类。抽象类和纯virtual函数抽象类的一般形式:class类名{virtual类型函数名(参数表)=0;//纯虚函数...}纯虚函数与一般虚函数在书写形式上的不同在于其后面加了“=0”，表明在基类中不用定义该函数，它的实现部分——函数体留给派生类去做。抽象类和纯virtual函数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。不能声明抽象类的对象，换句话说，抽象类不能用作参数类型、函数返回值或显式转换的类型。构造函数不能是虚函数，析构函数可以是虚函数。可以声明一个抽象类的指针和引用。通过指针或引用，我们就可以指向并访问派生类对象，以访问派生类的成员。抽象类派生出新的类之后，如果派生类给出所有纯虚函数的函数实现，这个派生类就可以声明自己的对象，因而不再是抽象类；反之，如果派生类没有给出全部纯虚函数的实现，这时的派生类仍然是一个抽象类。#includeiostreamusingnamespacestd；constdoublePI=3.14159;classShapes//抽象基类Shapes声明{protected:intx,y;public:voidsetvalue(intxx,intyy=0){x=xx;y=yy;}virtualvoiddisplay()=0;//纯虚函数成员};classRectangle:publicShapes//派生类Rectangle声明{public://虚成员函数voiddisplay(){coutTheareaofrectangleis:x*yendl;}};classCircle:publicShapes//派生类Circle声明{public://虚成员函数voiddisplay(){coutTheareaofcircleis:PI*x*xendl;}};voidmain(){Shapes*ptr[2];//声明抽象基类指针Rectanglerect1;Circlecir1;ptr[0]=&rect1;//指针指向Rectangle类对象ptr[0]-setvalue(5,8);ptr[0]-display();ptr[1]=&cir1;//指针指向Circle类对象ptr[1]-setvalue(10);ptr[1]-display();}实例研究：工资发放系统实例研究：13.8