c++11多态性与虚函数

虚析构函数举例
void main()//虚析构函数 虚析构函数 { Point *p; p=new Circle( 3.5, 22, 8 ); delete p; p=new Rectangle( 10, 20, 100, 200 ); delete p; }
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基类析构函数为虚函数运行结果 基类析构函数为虚函数运行结果 虚函数
输出各种形状的信息
void outputShape( Shape *shape) { shape->printShapeName(); shape->print(); cout<<...<<shape->area()<<endl; cout<<...<<shape->volume()<<endl; }
switch结构存在的问题 结构存在的问题
添加或删除类时，必须修改画图模块代码： 添加或删除类时，必须修改画图模块代码：
... case 4: triangle.Draw(); break; ...
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//画图模块 画图模块 //非switch结构解决方案 结构解决方案 非 结构 void drawShape( Point *shape) { shape->draw(); }
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抽象类： 抽象类：Shape
具体类中必须实现) 纯虚函数 (具体类中必须实现 具体类中必须实现
printShapeName print
派生类中可以重定义) 虚函数 (派生类中可以重定义 派生类中可以重定义
area volume 如果不重定义， 如果不重定义，使用基类定义
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class Point: public Shape //具体类 具体类 { public: … void printShapeName() const//实现纯虚函数 实现纯虚函数 { cout << "Point: "; } void print() const; //实现纯虚函数 实现纯虚函数 {cout<<"Center=["<<x<<", "<<y<<"]\n";} protected: int x, y; };
void drawShape(int choice)//画图模块 画图模块 { switch(choice)// switch结构解决方案 结构解决方案 结构 { case 1: point.Draw(); break; case 2: circle.Draw(); break; case 3: rect.Draw(); break; } }
解决方法
将基类析构函数声明为virtual， 将基类析构函数声明为virtual，派生类析构函数自 动成为virtual 动成为
当delete时，将会调用合适的析构函数 时
先调用基类指针所指对象的派生类析构函数 后调用基类析构函数
构造函数不能是virtual。为什么？ 。为什么？ 构造函数不能是
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程序设计基础(C++) 程序设计基础
软件的扩展——多态性 多态性 软件的扩展
多态性举例
设计一计算机画图程序
现有图形： 现有图形：
Point, Circle, Rectangle等
用户选择某图形
在屏幕绘制该图形
增加新图形： 增加新图形：Triangle
无需改动屏幕画图模块
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class Point{ public: Point( int = 0, int = 0 ); … void Draw() const; … protected: int x, y; };
程序设计中调用基类的虚成员函数 程序设计中调用基类的虚成员函数 设计 程序运行时调用所指对象所属类的同名成员 程序运行时调用所指对象所属类的同名成员 运行 函数
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虚函数
在类定义中， 在类定义中，成员函数原型之前添加关键 字virtual 具有继承性，基类中声明了虚函数，派生 具有继承性，基类中声明了虚函数， 类中无论是否说明， 类中无论是否说明，同名成员函数都自动 为虚函数 调用方式：通过基类指针或引用， 调用方式：通过基类指针或引用，执行时 指针 会根据所指的或所引用的实际对象 实际对象， 会根据所指的或所引用的实际对象，决定 动态绑定, 调用相应的成员函数(动态绑定 调用相应的成员函数 动态绑定 binding)
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Shape
TwoDimensionalShape
ThreeDimensionalShape
Circle
Square
Triangle
Sphere
Cube
Tetrahedron
具体类
可以实例化
定义其对象
实现了其继承的抽象类中的所有纯虚函数
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定义抽象类
至少有一个纯虚函数 至少有一个纯虚函数
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非switch结构存在的问题 结构存在的问题
基类指针只能访问基类的成员函数
void printShape( Point *shape) { shape->Draw(); }
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主要内容
多态性(polymorphism) 多态性 实现多态性：虚函数 实现多态性：
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class Point{//修改 修改Point类，重新运行程序 修改 类 public: Point( int = 0, int = 0 ); … virtual void Draw() const //虚函数 虚函数 … protected: int x, y; };
double Circle::area() const { return 3.14159 * radius * radius; } void Circle::print() const { Point::print(); cout << "; Radius = " << radius; }
class Cylinder : public Circle //具体类 具体类 { public: … double area() const; double volume() const; void printShapeName() const {cout << "Cylinder: ";} //虚函数 虚函数 void print() const; protected: double height; };
int main()//非switch结构解决方案 结构解决方案 非 结构 { Point point( 7, 11 ); Circle circle( 3.5, 22, 8 ); Rectangle rect( 10, 20, 100, 200 ); Point *shapePtr[]={&point, &circle, &rect }; int choice; do{ cin>>choice; drawShape( shapePtr[choice-1] ); }while(choice); return 0; }
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本章小结
多态性
设计和实现易于扩展的系统 设计和实现易于扩展的系统 易于扩展 虚函数+基类指针或引用 虚函数 基类指针或引用
需要说明: 需要说明
使用虚函数，系统有一定的空间开销。 使用虚函数，系统有一定的空间开销。当一个 类带有虚函数时， 类带有虚函数时，编译系统会为该类构造一个 虚函数表(vtable)，它是一个指针数组，存放 虚函数表 ，它是一个指针数组， 每个虚函数的入口地址。 每个虚函数的入口地址。系统在进行动态关联 时的时间开销是很少的，因此， 时的时间开销是很少的，因此，多态性是高效 的。
Point point( 7, 11 ); Circle circle( 3.5, 22, 8 ); Rectangle rect( 10, 20, 100, 200 ); void main() { int choice; do{ cin>>choice; drawShape(choice); } while(choice); }
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多态性
使软件易于扩展。 使软件易于扩展。 易于扩展 可以对同一层次结构中所有类的对象 进行统一处理 统一处理。 进行统一处理。
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多态性
向不同的对象发送相同的消息
通过基类指针或引用
相同的消息具有不同的响应
根据基类指针所指的对象
前提： 前提：同一层次结构
16Leabharlann 现多态性在基类定义虚函数 在基类定义虚函数 在类使用中，通过基类指针 在类使用中，通过基类指针
class Circle : public Point { public: Circle( double r = 0.0, int x = 0, int y = 0 ); … void Draw() const; … protected: double radius; };
class Rectangle : public Point { public: Rectangle( double h = 0.0, double w = 0.0, int x = 0, int y = 0 ); … void Draw() const; … protected: double height; double width; };
double Cylinder::area() const { return 2 * Circle::area() + 2 * 3.14159 * radius * height; } double Cylinder::volume() const { return Circle::area() * height; }