第12章 多态性与虚函数
计算机二级C 专题 多态性和虚函数
{
w=k;h=l;
}
void fun(point &s) // 被动态联编
{
cout<<S.AREA()<< P>
}
void main()
{
Rectangle rec(3.0,5.2,15.0,25.0);
Fun(rec);
}
的实现中调用 act1(), 由于有两个 act1() 函数,并且是虚函数,产生
了动态联编,根据运行情况,选择了 B::act1();
. 如果将 A::act2() 的实现改为:
void A::act2()
{
this → act1();
}
输出结果如何?
输出结果: 375
. 派生类中对基类的虚函数进行替换时,要求派生类中说明的虚函数
与基类中被替换的虚函数之间满足如下条件:
. 与基类的虚函数有相同的参数个数。
. 其参数的类型与基类的虚函数的对应参数类型相同。
. 其返回值或者与基类虚函数相同,或者都返回指针或引用。
满足上述条件的派生类的成员函数,自然是虚函数,可以不加 virtual.
在运行时进行束定。
. 态联编只能通过指针或引用标识对象来操作虚函数。若采用一般类
型的标识对象来操作虚函数,则采用静态联编方式调用虚函数。
例如:一个动态联编的例子:
#include
class point
{
public:
point(double I,double j)
{x=I;y=j;}
virtual double Area()
{return 0.0;}
虚函数原理
虚函数原理虚函数是 C++ 中一个非常重要的特性,它为面向对象编程提供了很强的支持。
虚函数的实现原理是通过虚函数表实现的,本文将介绍虚函数的概念、使用方法以及实现原理。
一、虚函数概念虚函数是指在基类中使用 virtual 关键字声明的成员函数,它的作用是允许在子类中对该函数进行覆盖。
具体来说,虚函数允许在子类中定义一个与基类中同名的函数,当使用子类对象调用该函数时,程序会动态的选择调用子类中的函数。
虚函数的语法如下:```class Base {public:virtual void foo();};```虚函数可以被重写(覆盖),也可以被继承,但是不能被 static 和 friend 修饰。
二、虚函数的使用使用虚函数需要满足一下条件:1.虚函数必须在公有的类成员函数列表中声明,并在类声明的内部定义。
2.虚函数必须在基类和派生类中以相同的参数列表进行定义。
下面是一个使用虚函数的简单例子:class Square: public Shape {public:Square(double s) : side(s) {}double getArea() { return side * side; }Shape 是一个基类,Square 是它的一个派生类,Square 中重写了 getArea() 函数,计算正方形的面积。
虚函数的实现原理是通过虚函数表实现的。
虚函数表是一个指针数组,存储了每个类中的虚函数指针。
当对象被创建时,会在其内存空间中创建一个指向虚函数表的指针,这个指针通常称为虚函数表指针(vptr),虚函数的调用就是通过这个指针完成的。
每个含有虚函数的类都有一个独立的虚函数表,虚函数表智能在类的第一个对象中存储,它包含了该类中所有虚函数的地址。
在派生类中,虚函数表通常继承自它的直接基类,并在此基础上添加或修改虚函数的地址。
这样如果在派生类对象中调用虚函数时,程序会先获得对象的虚函数表指针,然后通过该指针找到对应的虚函数地址来执行函数。
虚函数以及纯虚函数
虚函数以及纯虚函数 多态性是将接⼝与实现进⾏分离;⽤形象的语⾔来解释就是实现以共同的⽅法,但因个体差异,⽽采⽤不同的策略。
虚函数和纯虚函数都是实现多态的重要⽅法。
本⽂就这两种⽅法进⾏分析以及⽐较1、虚函数在基类中声明为virtual并在⼀个或者多个派⽣类被重新定义的成员函数语法规则:virtual 函数返回类型函数名(参数表) {函数体}语法分析:虚函数的声明和定义和普通的成员函数⼀样,只是在返回值之前加⼊了关键字virtual。
在基类当中定义了虚函数,可以再⼦类中定义和基类中相同函数名、相同参数、相同返回值和不同实现体的虚函数 定义为虚函数是为了让基类函数的指针或者引⽤来指向⼦类。
#include<iostream>using namespace std;class A{public:void fun(){cout << "A::fun()..." << endl;}};class B :public A{public:void fun(){cout << "B::fun()...." << endl;}};int main(){A *a = new A; //A类指针指向A类对象a->fun();A *b = new B; //A类指针指向B类对象b->fun();delete a;delete b;return0;}分析代码:在上述代码中B为A的派⽣类,A *b=new B 是将基类的指针指向B 类对象。
输出为:显然程序没有实现我们想要的输出#include<iostream>using namespace std;class A{public:virtual void fun(){cout << "A::fun()..." << endl;}};class B :public A{public:void fun(){cout << "B::fun()...." << endl;}};int main(){A *a = new A; //A类指针指向A类对象a->fun();A *b = new B; //A类指针指向B类对象b->fun();delete a;delete b;return0;}分析:可以看出利⽤虚函数可以实现多态,也就是说实现了通过不同对象的接⼝实现了不同的功能。
【C++面向对象的程序设计】6多态性
虚析构函数
析构函数的作用是对象撤销之后清理现场。 在派生类对象撤销时,一般先调用派生类的 析构函数。再调用基类的析构函数。
然而,当定义的是一个指向基类的指针变量, 使用new运算符建立临时对象时,如果基类 中有析构函数,则在使用delete析构时只会 调用基类的析构函数。
这就需要将基类中的析构函数声明为虚函数。
虚函数的声明与使用
声明虚函数的一般格式如下: virtual 函数原型;
⑴ 必须首先在基类中声明虚函数。 ⑵ 派生类中与基类虚函数原型完全相同的成员函 数,即使在说明时前面没有冠以关键字virtual也 自动成为虚函数。
声明虚函数
⑶ 只有非静态成员函数可以声明为虚函数。 ⑷ 不允许在派生类中定义与基类虚函数名字及参数 特征都相同,仅仅返回类型不同的成员函数。 编译时 出错。 ⑸ 系统把函数名相同但参数特征不同的函数视为不 同的函数。 ⑹ 通过声明虚函数来使用C++提供的多态性机制时, 派生类应该从它的基类公有派生。
构函数等内容。
本章内容
静态联编与动态联编 虚函数的声明与使用 纯虚函数和抽象类 虚析构函数
Hale Waihona Puke 静态联编与动态联编所谓联编(tinding),就是使一个计算机程序的不同部 分彼此关联的过程。
静态联编在编译阶段完成,因为所有联编过程都在程 序开始运行之前完成,因此静态联编也叫先前联编或早期 联编。
另一种情况编译程序在编译时并不确切知道应把发送 到对象的消息和实现消息的哪段具体代码联编在一起,而 是在运行时才能把函数调用与函数体联系在一起,则称为 动态联编。
动态联编的实现
C ++语言中的动态联编是通过使用虚函数表 (Virtual Function Table)来实现的,虚函数表也称 为v-表。
多态性与虚函数实验报告
多态性与虚函数实验报告实验目的:通过实验掌握多态性和虚函数的概念及使用方法,理解多态性实现原理和虚函数的应用场景。
实验原理:1.多态性:多态性是指在面向对象编程中,同一种行为或者方法可以具有多种不同形态的能力。
它是面向对象编程的核心特性之一,能够提供更加灵活和可扩展的代码结构。
多态性主要通过继承和接口来实现。
继承是指子类可以重写父类的方法,实现自己的特定行为;接口是一种约束,定义了类应该实现的方法和属性。
2.虚函数:虚函数是在基类中声明的函数,它可以在派生类中被重新定义,以实现多态性。
在类的成员函数前面加上virtual关键字,就可以将它定义为虚函数。
当使用基类指针或引用调用虚函数时,实际调用的是派生类的重写函数。
实验步骤:1. 创建一个基类Shape,包含两个成员变量color和area,并声明一个虚函数printArea(用于打印面积。
2. 创建三个派生类Circle、Rectangle和Triangle,分别继承Shape类,并重写printArea(函数。
3. 在主函数中,通过基类指针分别指向派生类的对象,并调用printArea(函数,观察多态性的效果。
实验结果与分析:在实验中,通过创建Shape类和派生类Circle、Rectangle和Triangle,可以实现对不同形状图形面积的计算和打印。
当使用基类指针调用printArea(函数时,实际调用的是派生类的重写函数,而不是基类的函数。
这就是多态性的实现,通过基类指针或引用,能够调用不同对象的同名函数,实现了对不同对象的统一操作。
通过实验1.提高代码的可扩展性和灵活性:通过多态性,可以将一类具有相似功能的对象统一管理,节省了代码的重复编写和修改成本,增强了代码的可扩展性和灵活性。
2.简化代码结构:通过虚函数,可以将各个派生类的不同行为统一命名为同一个函数,简化了代码结构,提高了代码的可读性和维护性。
3.支持动态绑定:通过运行时的动态绑定,可以根据对象的实际类型来确定调用的函数,实现了动态绑定和多态性。
python 虚函数定义
python 虚函数定义Python 虚函数定义虚函数是面向对象编程中的一个重要概念。
它允许子类重新定义父类中的方法,并按照子类的需求来进行实现,从而实现多态性。
在Python中,虚函数的定义可以通过抽象基类和装饰器来完成。
本文将详细介绍Python中虚函数的定义过程,并解释其背后的原理。
1. 什么是虚函数?在面向对象编程中,虚函数是指一个在父类中定义的方法,该方法可以在子类中重新定义。
虚函数的存在使得不同的子类能够有不同的实现,从而更好地满足各自的需求。
虚函数的实现依赖于多态性,即同一方法能够根据不同的对象调用不同的实现。
2. 定义抽象基类在Python中,可以通过定义抽象基类来实现虚函数的定义。
抽象基类是一个包含抽象方法的类,它不能被实例化,只能被用作其他类的基类。
抽象方法是指在抽象基类中定义的方法,它只有方法签名,没有具体的实现。
如果一个子类不实现抽象基类中的抽象方法,那么该子类也会被视为抽象类。
为了定义一个抽象基类,需要导入`abc`模块并继承`abc.ABC`类。
使用`abstractmethod`装饰器来标记方法为抽象方法。
下面是一个示例:pythonfrom abc import ABC, abstractmethodclass Animal(ABC):abstractmethoddef make_sound(self):pass在上面的例子中,`Animal`类是一个抽象基类,它定义了一个抽象方法`make_sound`。
任何继承`Animal`类的子类都必须实现`make_sound`方法。
3. 定义子类在继承抽象基类的子类中,可以重新定义父类中的虚函数。
子类可以根据自己的需求来实现虚函数,并且可以调用父类中的相同名称的方法。
下面是一个示例:pythonclass Dog(Animal):def make_sound(self):print("Woof!")在上面的例子中,`Dog`类继承了`Animal`类,并重新定义了`make_sound`方法。
c++多态性与虚函数习题答案
多态性与虚函数1.概念填空题1.1 C++支持两种多态性,分别是编译时和运行时。
1.2在编译时就确定的函数调用称为静态联编,它通过使用函数重载,模板等实现。
1.3在运行时才确定的函数调用称为动态联编,它通过虚函数来实现。
1.4虚函数的声明方法是在函数原型前加上关键字virtual。
在基类中含有虚函数,在派生类中的函数没有显式写出virtual关键字,系统依据以下规则判断派生类的这个函数是否是虚函数:该函数是否和基类的虚函数同名;是否与基类的虚函数参数个数相同、类型;是否与基类的虚函数相同返回类型。
如果满足上述3个条件,派生类的函数就是虚函数。
并且该函数覆盖基类的虚函数。
1.5 纯虚函数是一种特别的虚函数,它没有函数的函数体部分,也没有为函数的功能提供实现的代码,它的实现版本必须由派生类给出,因此纯虚函数不能是友元函数。
拥有纯虚函数的类就是抽象类类,这种类不能实例化。
如果纯虚函数没有被重载,则派生类将继承此纯虚函数,即该派生类也是抽象。
3.选择题3.1在C++中,要实现动态联编,必须使用(D)调用虚函数。
A.类名B.派生类指针C.对象名D.基类指针3.2下列函数中,不能说明为虚函数的是(C)。
A.私有成员函数B.公有成员函数C.构造函数D.析构函数3.3在派生类中,重载一个虚函数时,要求函数名、参数的个数、参数的类型、参数的顺序和函数的返回值(A)。
A.相同B.不同C.相容D.部分相同3.4当一个类的某个函数被说明为virtual时,该函数在该类的所有派生类中(A)。
A.都是虚函数B.只有被重新说明时才是虚函数C.只有被重新说明为virtual时才是虚函数D.都不是虚函数3.5(C)是一个在基类中说明的虚函数,它在该基类中没有定义,但要求任何派生类都必须定义自己的版本。
A.虚析构函数B.虚构造函数C.纯虚函数D.静态成员函数3.6 以下基类中的成员函数,哪个表示纯虚函数(C)。
A.virtual void vf(int);B.void vf(int)=0;C.virtual void vf( )=0;D.virtual void vf(int){ }3.7下列描述中,(D)是抽象类的特性。
多态性和虚函数 实验报告
多态性和虚函数实验报告淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名:《 C++程序设计(二)》题目:多态性和虚函数班级:学号:姓名:评语:成绩:指导教师:批阅时间:年月日 C++程序设计实验报告1、实验内容或题目(1)声明二维坐标类作为基类派生圆的类,把派生类圆作为基类,派生圆柱体类。
其中,基类二维坐标类有成员数据:x、y坐标值;有成员函数:构造函数实现对基类成员数据的初始化、输出的成员函数,要求输出坐标位置。
派生类圆类有新增成员数据:半径(R);有成员函数:构造函数实现对成员数据的初始化、计算圆面积的成员函数、输出半径的成员函数。
派生圆柱体类新增数据有高(H);新增成员函数有:构造函数、计算圆柱体体积的函数和输出所有成员的函数。
请完成程序代码的编写、调试。
(2)教材393页7-8题。
(3)教材416页1、4、5题。
2、实验目的与要求(1)理解继承与派生的概念(2)掌握通过继承派生出一个新的类的方法(3)了解多态性的概念(4)了解虚函数的作用与使用方法3、实验步骤与源程序⑴ 实验步骤先定义一个基类point,及其成员函数,然后以public的继承方式定义子类circle,再定义一个派生类cylinder,最后在main主函数中定义类对象,调用函数实现其功能。
先定义一个基类A及其重载的构造函数,然后以Public派生出子类B,再定义其构造函数,最后在main主函数中定义类对象,调用成员函数实现其功能。
⑵ 源代码1.#include class Point { public:Point(float=0,float=0); void setPoint(float,float); float getX() const {return x;}C++程序设计实验报告float getY() const {return y;}friend ostream & operator<protected: };Point::Point(float a,float b) {x=a;y=b;}void Point::setPoint(float a,float b) {x=a;y=b;}ostream & operator<class Circle:public Point { public:Circle(float x=0,float y=0,float r=0); void setRadius(float); float getRadius() const; float area () const;friend ostream &operator<protected: };Circle::Circle(float a,float b,float r):Point(a,b),radius(r){}float radius;C++程序设计实验报告void Circle::setRadius(float r) {radius=r;}float Circle::getRadius() const {return radius;}float Circle::area() const {return 3.14159*radius*radius;}ostream &operator<cout<class Cylinder:public Circle { public:Cylinder (float x=0,float y=0,float r=0,float h=0); void setHeight(float); float getHeight() const; float area() const; float volume() const;friend ostream& operator<r=\protected: };Cylinder::Cylinder(float a,float b,float r,floath):Circle(a,b,r),height(h){}float height;C++程序设计实验报告void Cylinder::setHeight(float h){height=h;}float Cylinder::getHeight() const {return height;}float Cylinder::area() const{return 2*Circle::area()+2*3.14159*radius*height;}float Cylinder::volume() const {return Circle::area()*height;}ostream &operator<cout<<int main() {Cylinder cy1(3.5,6.4,5.2,10);cout<感谢您的阅读,祝您生活愉快。
“计算机程序设计”课程教学大纲
计算机程序设计”课程教学大纲英文名称:C++Programming课程编号:COMP1001学时:64学分:3适用对象:一、二年级学生先修课程:大学计算机基础一、课程性质、目的和任务性质:“计算机程序设计”是面向非计算机类各专业的必修计算机类基础课程,是计算机教育的基础和重点。
目的:使学生掌握一门高级程序设计语言,掌握结构化程序设计和面向对象程序设计的基本方法,同时了解初步的数据结构与算法等方面的知识,具有把各个领域的基本计算和数据处理问题变成计算机应用程序的能力,为后续课程的学习创造条件。
任务:介绍计算机程序设计语言的基本知识和程序设计的方法与技术,同时包括程序设计方法学、数据结构与算法基础等方面的内容。
二、教学基本要求1.C++语言基础知识掌握变量与常量的定义与使用方法;掌握基本数据类型和表达式的使用方法,掌握C++的基本语句。
理解结构化和面向对象程序设计的基本思想和有关概念,掌握C++程序的基本框架和上机调试计算机程序的过程。
2.数组、指针与引用掌握数组的定义、初始化和访问方法;掌握字符串使用方法;理解指针和引用的概念,掌握指针使用方法,理解指针与数组的关系,了解动态内存管理方法。
3.函数掌握函数的定义与函数调用方法,理解变量的生命周期、作用域和存储类别(自动、静态、寄存器、外部),掌握C++库函数的使用方法。
4.类与对象的基础知识理解类与对象的基本概念,掌握类及其成员的声明、定义、访问方法,对象的创建与使用方法;掌握构造函数与析构函数的定义与使用;掌握静态数据成员与静态成员函数的定义与使用。
5.类的复用掌握类的组合语法;掌握派生类的定义和访问权限,类的数据成员与成员函数的继承;理解多态性概念及虚函数机制的要点;了解运算符重载。
6.输入/输出流理解C++流的概念,掌握数据的格式输入输出,掌握文件的I/O操作。
7.综合程序设计能力掌握利用所学到的面向对象的程序设计方法,编制含有多个类的程序;掌握根据实际问题和给定的算法,设计类结构并编码实现,解决小型问题。
“计算机程序设计”课程教学大纲
“计算机程序设计”教学大纲一、课程性质、目的和任务性质:“计算机程序设计”是面向非计算机类各专业的必修计算机类基础课程,是计算机教育的基础和重点。
目的:使学生掌握一门高级程序设计语言,掌握结构化程序设计和面向对象程序设计的基本方法,同时了解初步的数据结构与算法等方面的知识,具有把各个领域的基本计算和数据处理问题变成计算机应用程序的能力,为后续课程的学习创造条件。
任务:介绍计算机程序设计语言的基本知识和程序设计的方法与技术,同时包括程序设计方法学、数据结构与算法基础等方面的内容。
二、教学基本要求1.C++语言基础知识掌握变量与常量的定义与使用方法;掌握基本数据类型和表达式的使用方法,掌握C++的基本语句。
理解结构化和面向对象程序设计的基本思想和有关概念,掌握C++程序的基本框架和上机调试计算机程序的过程。
2.数组、指针与引用掌握数组的定义、初始化和访问方法;掌握字符串使用方法;理解指针和引用的概念,掌握指针使用方法,理解指针与数组的关系,了解动态内存管理方法。
3.函数掌握函数的定义与函数调用方法,理解变量的生命周期、作用域和存储类别(自动、静态、寄存器、外部),掌握C++库函数的使用方法。
4.类与对象的基础知识理解类与对象的基本概念,掌握类及其成员的声明、定义、访问方法,对象的创建与使用方法;掌握构造函数与析构函数的定义与使用;掌握静态数据成员与静态成员函数的定义与使用。
5.类的复用掌握类的组合语法;掌握派生类的定义和访问权限,类的数据成员与成员函数的继承;理解多态性概念及虚函数机制的要点;了解运算符重载。
6.输入/输出流理解C++流的概念,掌握数据的格式输入输出,掌握文件的I/O操作。
7.综合程序设计能力掌握利用所学到的面向对象的程序设计方法,编制含有多个类的程序;掌握根据实际问题和给定的算法,设计类结构并编码实现,解决小型问题。
8.程序调试掌握C++程序调试的基本方法;理解程序错误的种类和产生的原因,掌握排除语法错误的基本技能;掌握程序调试的基本技能(如设置断点、单步执行、查看中间运行结果等)。
虚函数
运行结果: P1.area()=0 C1.area()=1256.64 Pp->area()=1256.64 Rp.area()=1256.64
第 9 章
多 态 性
程序解释: 程序16行在基类Point中,将area()声明为虚函数。 第39通过Point类对象P1调用虚函数area()。 第41通过circle类对象C1调用area(),实现静态联编,调用的是Circle类area()。 第44、46行分别通过Point类型指针与引用调用area(),由于area()为虚函数,此 时进行动态联编,调用的是实际指向对象的area()。
第 9 章
多 态 性
Pp->area()=0 Rp.area()=0
C + + 语 言 程 序 设 计 教 程
9.3.1 静态联编与动态联编
程序解释:
程序39行调用P1.area()显示了Point类对象P1的面积; 程序41行通过调用C1.area() 显示了Circle类对象C1的面积;由于在类Circle中重新定义了area(), 它覆盖了基类的 area(), 故通过C1.area()调用的是类Circle中的area(), 返回了正确结果。 依照类的兼容性,程序43行用一个point型的指针指向了Circle类的对象C1, 第44行通 过Pp->area()调用area(), 那么究竟调用的是哪个area(), C++此时实行静态联编,根据 Pp的类型为Point型,将从Point类中继承来的area()绑定给Pp, 因此,此时调用的是 Point派生的area(), 显示的结果为0。 同样,在第46行由引用Rp调用area()时,也进行静态联编,调用的是Point派生的 area(), 显示的结果为0。 显然,静态联编盲目根据指针和引用的类型而不是根据实际指向的目标确定调用的 函数,导致了错误。 动态联编则在程序运行的过程中,根据指针与引用实际指向的目标调用对应的函数 ,也就是在程序运行时才决定如何动作。虚函数(virtual function)允许函数调用与函 数体之间的联系在运行时才建立,是实现动态联编的基础。虚函数经过派生之后,可以 在类族中实现运行时的多态,充分体现了面向对象程序设计的动态多态性。
虚 函 数
(6)一个虚函数无论被公有继承多少次,它仍然保持其 虚函数的特性。
my_base--------
10 20
从程序运行的结果可以看出,虽然执行语句mp=&mc;后, 指针mp已经指向了对象mc,但是它所调用的函数(mp>show()),仍然是其基类对象的show(),显然这不是我 们所期望的。出现这个问题的原因以及解决方法,我 们将在下一节介绍。在此先说明引入派生类后,使用 对象指针应注意的几个问题:
derive op2; //定义派生类derive的对象op2
ptr=&op1;
//使指针ptr指向对象op1
ptr=&op2;
//错误,不允许将base类指针ptr指
向它的私有派生类//对象op2
//…
}
(2)允许将一个声明为指向基类的指针指向公有派生类
的对象,但是不能将一个声明为指向派生类对象的指 针指向其基类的对象。
(3)声明为指向基类的指针,当其指向公有派生的
对象时,只能用它来直接访问派生类中从基类继承来
的成员,而不能直接访问公有派生类中定义的成员,
例如:
class A { //... public: void print1(); }; class B:public A{ //... public: print2(); };
可见,虚函数同派生类的结合和使C++支持运行时的多 态性,而多态性对面向对象的程序设计是非常重要的, 实现了在基类定义派生类所拥有的通用接口,而在派 生类定义具体的实现方法,即常说的“同一接口,多 种方法”。
c语言虚函数
C语言虚函数中的特定函数简介C语言是一种面向过程的编程语言,并不直接支持面向对象的概念,其中包括了“类”、“对象”、“继承”等概念。
然而,通过使用一些技巧和设计模式,我们可以在C语言中实现类似于面向对象的功能,其中一个重要的概念就是虚函数。
虚函数是一种特殊的函数,它可以在派生类中被重写,从而实现多态。
虚函数的定义、用途和工作方式是C语言中面向对象编程的重要部分,本文将详细介绍这些内容。
虚函数的定义在C语言中,虚函数的定义需要使用函数指针和结构体实现。
我们可以使用函数指针将一个函数地址赋值给一个结构体中的成员变量,从而形成一个具有特定功能的“方法”。
这样,我们就可以通过这个函数指针来调用结构体中的函数,实现类似于面向对象中对象的方法调用的功能。
下面是一个虚函数的定义示例:typedef struct {void (*function_ptr)(void);} VTable;void function1(void) {printf("This is function1\n");}void function2(void) {printf("This is function2\n");}VTable vtable = {.function_ptr = function1};在上述示例中,我们使用typedef定义了一个VTable结构体,其中有一个function_ptr成员变量,它是一个指向函数的指针。
我们定义了两个函数function1和function2,并分别赋值给了vtable中的function_ptr成员变量。
虚函数的用途虚函数的主要用途是实现多态,使不同类型的对象可以调用相同的接口名称,但执行不同的操作。
通过使用虚函数,我们可以在C语言中实现类似于面向对象的继承和多态的功能。
在面向对象的编程中,我们可以定义一个基类(或接口),然后派生出不同的子类,每个子类都可以重写基类的虚函数,以实现它们自己的特定行为。
虚函数的用法
虚函数的用法
虚函数是面向对象编程中的一个重要概念。
它允许子类重写父类中的同名函数,以实现多态性。
在C++中,使用关键字"virtual"来声明一个函数为虚函数。
虚函数的使用有以下几个关键点:
1. 多态性:虚函数的主要作用是实现多态性。
当一个指向父类的指针或引用调用一个虚函数时,实际执行的是子类中重写的函数。
这种行为允许在运行时根据对象的实际类型来确定调用的函数。
2. 动态绑定:虚函数的调用是动态绑定的,也就是说在运行时确定具体调用的函数。
与之相反的是静态绑定,它是在编译时确定调用的函数。
动态绑定使得程序具有更大的灵活性和扩展性。
3. 虚函数表:为了实现动态绑定,编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚函数表(vtable)。
虚函数表是一个存储函数指针的数组,每个函数指针指向对应虚函数的实际实现。
每个对象都有一个指向其类的虚函数表的指针,通过这个指针可以实现动态调用。
4. 纯虚函数:有时候父类中的虚函数并不需要有实际的实现,而只
是为了在子类中进行重写。
这种函数被称为纯虚函数,可以通过在函数声明中添加"= 0" 来表示。
包含纯虚函数的类被称为抽象类,它只能作为基类使用,不能被实例化。
综上所述,虚函数是实现多态性的关键机制之一。
通过在父类中声明虚函数并在子类中重写,可以实现基于对象实际类型的动态绑定,提高程序的灵活性和可扩展性。
虚函数作用
虚函数作用
虚函数是C++中的一个重要概念,它允许派生类重写基类的方法并实现多态性。
在使用虚函数时,我们必须在基类中将函数声明为虚函数,并在派生类中重新定义该函数。
这种机制使得基类指针可以指向派生类对象,并且能够调用派生类中重写的方法。
虚函数的作用非常重要,它可以帮助我们实现多态性。
多态性是面向对象编程的一个非常重要的概念,它允许我们在不知道对象实际类型的情况下调用其方法。
这种方法的调用是通过基类指针实现的,而派生类中的方法实现则通过虚函数来实现。
虚函数还可以帮助我们实现动态绑定。
动态绑定是将函数调用和函数实现联系起来的过程。
在C++中,函数调用是在编译时决定的,而函数实现是在运行时决定的。
因此,我们需要使用虚函数来实现动态绑定,以便在运行时确定正确的方法调用。
虚函数还可以帮助我们实现抽象类和接口。
抽象类是不能被实例化的类,它只是一个用于派生其他类的基类。
抽象类中可以包含纯虚函数,这些函数没有实现,必须在派生类中实现。
接口是一组纯虚函数的集合,它表示了一个类所提供的接口。
这些函数在接口类中没有实现,必须在实现类中实现。
总之,虚函数在C++中具有非常重要的作用。
它可以帮助我们实现多态性、动态绑定、抽象类和接口。
对于面向对象编程来说,虚函数是非常重要的概念之一,我们需要深入理解并熟练运用。
- 1 -。
虚函数的定义
虚函数的定义虚函数的定义:虚函数必须是类的非静态成员函数(且非构造函数),其访问权限是public(可以定义为private or proteceted, 但是对于多态来说,没有意义。
),在基类的类定义中定义虚函数的一般形式:virtual 函数返回值类型虚函数名(形参表){ 函数体 }虚函数的作用是实现动态联编,也就是在程序的运行阶段动态地选择合适的成员函数,在定义了虚函数后,可以在基类的派生类中对虚函数重新定义(形式也是:virtual 函数返回值类型虚函数名(形参表){ 函数体 }),在派生类中重新定义的函数应与虚函数具有相同的形参个数和形参类型。
以实现统一的接口,不同定义过程。
如果在派生类中没有对虚函数重新定义,则它继承其基类的虚函数。
当程序发现虚函数名前的关键字virtual后,会自动将其作为动态联编处理,即在程序运行时动态地选择合适的成员函数。
实现动态联编需要三个条件:1、必须把需要动态联编的行为定义为类的公共属性的虚函数。
2、类之间存在子类型关系,一般表现为一个类从另一个类公有派生而来。
3、必须先使用基类指针指向子类型的对象,然后直接或者间接使用基类指针调用虚函数。
定义虚函数的限制:(1)非类的成员函数不能定义为虚函数,类的成员函数中静态成员函数和构造函数也不能定义为虚函数,但可以将析构函数定义为虚函数。
实际上,优秀的程序员常常把基类的析构函数定义为虚函数。
因为,将基类的析构函数定义为虚函数后,当利用delete删除一个指向派生类定义的对象指针时,系统会调用相应的类的析构函数。
而不将析构函数定义为虚函数时,只调用基类的析构函数。
(2)只需要在声明函数的类体中使用关键字“virtual”将函数声明为虚函数,而定义函数时不需要使用关键字“virtual”。
(3)如果声明了某个成员函数为虚函数,则在该类中不能出现和这个成员函数同名并且返回值、参数个数、参数类型都相同的非虚函数。
在以该类为基类的派生类中,也不能出现这种非虚的同名同返回值同参数个数同参数类型函数。
虚函数的概念与作用
虚函数的概念与作用虚函数是面向对象编程中的一个重要概念,它可以使得在派生类中覆盖基类中的同名函数,实现多态性。
在C++中,虚函数的概念通过在成员函数前面加上关键字“virtual”来实现。
虚函数的作用主要包括实现运行时多态性、实现接口和抽象类以及消除静态绑定带来的限制等。
首先,虚函数的作用之一是实现运行时多态性。
多态性是面向对象编程中的一个重要特性,它指的是同样的一个函数能够根据不同的情况执行不同的功能。
通过使用虚函数,可以在基类和派生类之间建立动态绑定关系,使得运行时可以根据对象的实际类型来调用不同的函数实现。
这样,在多态的情况下,同一个函数调用可能会根据不同的对象类型而执行不同的操作,提高了代码的灵活性和可扩展性。
其次,虚函数的作用之二是实现接口和抽象类。
在面向对象编程中,接口是描述对象行为的抽象类。
通过将函数定义为虚函数,可以使得这些函数成为接口的一部分。
派生类可以继承基类的接口,并实现这些虚函数来满足具体的需求。
接口的作用是将对象的行为与具体的实现分离,提供了一种规范化的方式来描述对象的行为。
此外,虚函数的作用之三是消除静态绑定带来的限制。
对于静态绑定,函数调用的目标在编译时就能确定,因此对于基类指针或引用指向派生类对象时,只会调用基类中的对应函数。
而使用虚函数,则能够实现动态绑定,即在运行时根据对象的实际类型来确定函数调用的目标。
通过使用虚函数,可以使得基类指针或引用调用派生类中的函数而非基类中的函数,从而消除了静态绑定带来的限制。
虚函数的实现机制是通过在对象的内存模型中添加一个虚函数表(vtable)来实现的。
每个包含虚函数的类都有一个对应的虚函数表,其中记录了虚函数的地址。
派生类会继承基类的虚函数表,并在需要的情况下进行覆盖或添加新的虚函数,从而实现多态性。
在运行时,通过对象的虚函数指针(vptr)来访问虚函数表,并根据对象的实际类型来进行函数调用。
总之,虚函数是面向对象编程中非常重要的一个概念,它通过实现运行时多态性、实现接口和抽象类以及消除静态绑定带来的限制等方式,提高了代码的灵活性和可扩展性。
虚函数的概念与作用
虚函数的概念与作用一、概念虚函数是C++中的一个重要概念,它是一种在基类中声明的函数,该函数在派生类中被重新定义。
虚函数可以通过基类指针或引用来调用,在运行时确定调用的是哪个版本的函数。
虚函数通过动态绑定实现了多态性,是C++中实现面向对象编程的重要手段之一。
二、作用1. 实现多态性虚函数通过动态绑定实现了多态性,使得同一个基类指针或引用可以调用不同派生类的同名函数,从而实现了多态性。
这样就可以在编写程序时避免使用大量的if-else语句或switch语句来判断对象类型,提高了程序的可读性和可维护性。
2. 简化代码使用虚函数可以简化代码,减少代码量。
如果没有使用虚函数,则需要为每个派生类分别编写相应的处理代码,在程序规模较大时会导致代码冗长、难以维护和扩展。
3. 便于扩展使用虚函数可以方便地扩展程序功能。
当需要添加新的派生类时,只需要重新定义相应的虚函数即可,在原有代码基础上进行扩展,而不需要修改已有代码。
4. 支持动态类型识别使用虚函数可以支持动态类型识别。
在程序运行时,可以通过基类指针或引用来判断对象的实际类型,从而进行相应的处理。
这种机制在实现一些高级特性时非常有用,如RTTI(Run-Time Type Identification)。
5. 支持多重继承使用虚函数可以支持多重继承。
在多重继承中,一个派生类可以同时继承多个基类,每个基类都可能定义相同的虚函数。
如果没有使用虚函数,则会导致二义性错误(Ambiguity),而使用虚函数则可以避免这种问题的发生。
三、注意事项1. 虚函数必须是成员函数虚函数必须是成员函数,不能是全局函数或静态成员函数。
2. 构造函数和析构函数不能是虚函数构造函数和析构函数不能是虚函数,因为它们的调用方式不同于普通成员函数。
3. 虚析构函数如果一个类中定义了虚析构函数,则当该类被删除时,会自动调用其派生类的析构函数。
这样可以确保所有资源都被正确释放。
4. 纯虚函数与抽象类如果一个基类中定义了纯虚函数,则该基类就变成了抽象类。
虚函数作用
虚函数作用在面向对象编程中,虚函数是一种非常重要的概念。
虚函数是指在基类中声明的函数,在派生类中可以被重写,且在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数。
虚函数的作用主要有以下几个方面。
1. 实现多态虚函数的最主要作用就是实现多态。
多态是指同一种操作作用于不同的对象上面,可以产生不同的结果。
通过虚函数,可以在基类中定义一个通用的函数,然后在派生类中根据需要进行重写,从而实现多态。
例如,我们可以定义一个基类Animal,其中包含一个虚函数speak(),然后派生出Dog和Cat两个子类,分别重写speak()函数,实现不同的叫声。
当我们调用speak()函数时,根据对象的实际类型,会调用相应的函数,从而实现多态。
2. 实现动态绑定虚函数的另一个作用是实现动态绑定。
动态绑定是指在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数。
通过虚函数,可以实现动态绑定,从而提高程序的灵活性和可扩展性。
例如,我们可以定义一个基类Shape,其中包含一个虚函数draw(),然后派生出Circle和Rectangle两个子类,分别重写draw()函数,实现不同的绘制方式。
当我们调用draw()函数时,根据对象的实际类型,会调用相应的函数,从而实现动态绑定。
3. 实现抽象类虚函数的第三个作用是实现抽象类。
抽象类是指包含纯虚函数的类,不能被实例化,只能被用作基类。
通过虚函数,可以定义纯虚函数,从而实现抽象类。
例如,我们可以定义一个基类Shape,其中包含一个纯虚函数draw(),然后派生出Circle和Rectangle两个子类,分别实现draw()函数。
由于Shape类中包含纯虚函数,因此不能被实例化,只能被用作基类。
虚函数是面向对象编程中非常重要的概念,它可以实现多态、动态绑定和抽象类等功能,从而提高程序的灵活性和可扩展性。
在实际编程中,我们应该充分利用虚函数的作用,设计出更加优秀的面向对象程序。
第十二章多态性与虚函数复习题
第十二章多态性与虚函数复习题第十二章多态性与虚函数复习题1.编译时的多态性可以通过使用( )A. 虚函数和指针获得B. 重载函数和析构函数获得C. 虚函数和对象获得D. 虚函数和引用获得2. 如果一个类至少有一个纯虚函数,那么就称该类为( )A. 抽象类B. 虚基类C. 派生类D. 以上都不对3.在继承关系中,虚基类的作用是( )A.实现虚函数重载B.为虚函数重载提供一个共同的基类指针C.消除二义性D.使得派生类可以再也不必考虑二义性问题4.关于虚函数,说法是正确的是( )A.在基类中被说明为虚函数的类的成员函数必须在每个派生类中说明为虚函数,才能具有多态的特征B.如果派生类的成员函数的原型与基类中被定义为虚函数的成员函数原型相同,那么,这个函数自动继承基类中虚函数的特性C.纯虚函数可以在类外定义其函数体D.没有重载纯虚函数的派生类可以声明自己的对象5. 静态联编所支持的多态性称为多态性。
静态6. 带有虚基类的多层派生类构造函数的成员初始化列表中都要列出虚基类的构造函数,这样将对虚基类的子对象初始化( )A. 与虚基类下面的派生类个数有关B. 多次C. 两次D. 一次7. 对虚函数的调用( )A.一定使用动态联编B.必须使用动态联编C.一定使用静态联编D.不一定使用动态联编8下列说法错误的是( )A.若语言只支持类而不支持多态,则不能称为面向对象的B.在运行时根据其类型确定调用哪个函数的能力叫多态性C.静态多态性也是在运行时根据其类型确定调用哪个函数D.C++中的静态多态性是通过函数重载进行实现的9. 带有的类称为抽象类,它只能作为基类来使用。
纯虚函数10. 下面的描述中,正确的是( )A. virtual可以用来声明虚函数B. 含有纯虚函数的类是不可以用来创建对象的,因为它是虚基类C. 即使基类的构造函数没有参数,派生类也必须建立构造函数D. 静态数据成员可以通过成员初始化列表来初始化11.一个类的静态数据成员所表示的属性确切地说( )A.是类的或对象的属性B.只是对象的属性C.只是类的属性D.是类和友元的属性12 C++语言本身没有定义I/O操作,但I/O操作包含在C++实现中。
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例12-2:用重载函数实现求圆和矩形的周长。
#include <iostream.h> const double PI=3.1415; double length(float r) { return 2*PI*r; } double length(float x,float y) { return 2*(x+y); } void main()
运算符重载为成员函数形式
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • #include "iostream.h" class complex {private: double r,i; public: complex() {r=0;i=0;} complex(double x) {r=x;i=0;} complex(double x,double y) {r=x;i=y;} complex operator +(const complex &c) {return complex(r+c.r,i+c.i);} // complex operator-(const complex &c); // complex operator*(const complex &c); // complex operator/(const complex &c); friend void print(const complex &c); };
d1+d2被解释为 d1.operator+(d2)
void print(const complex &c) {if (c.i<0) cout<<c.r<<c.i<<"i"<<endl; else }
cout<<c.r<<"+"<<c.i<<"i"<<endl;
main() {complex d1(2,3),d2(9,-9),d3,d4; d3=d1+d2; print(d3); }
• • • • • • • • •
• • • • • •
#include "iostream.h" class a {public: void add(float i) {cout<<"float"<<endl;} void add(int c1) { cout<<"int"<<endl;} void add(char c1) { cout<<"char"<<endl;}
{
float a,b,r; cout<<”输入圆半径:”; cin>>r; cout<<”圆周长:”<<length(r)<<endl; cout<<”输入矩形长和宽:”; cin>>a>>b; cout<<”矩形周长:”<<length(r)<<endl; }
12.1.2 函数重载的表示形式
普通成员函数重载可表达为两种形式: 1. 在一个类说明中重载 例如: Show ( int , char ) ; Show ( char * , float ) ; 2. 基类的成员函数在派生类重载。有3种编译区分方法 (1)根据参数的特征加以区分 例如: Show ( int , char ) 与 Show ( char * , float ) 不是同一函数,编译能够区分
12.1.3 函数重载的注意事项
在 C++ 语言中,编译程序选择相应的重载函数版 本时函数返回值类型是不起作用的。不能仅靠函数的 返回值来区别重载函数,必须从形式参数上区别开来。 例如: void print(int a); void print(int a,int b); int print(float a[]); 这三个函数是重载函数,因为 C++ 编译程序可以 从形式参数上将它们区别开来。
但: int f(int a); double f(int a); 这两个函数就不是重载函数,编译程序认为这是 对一个函数的重复说明,因为两个函数的形式参数个 数与相应位置的类型完全相同。 由 typedef 定义的类型别名并没有真正创建一个新 的类型,所以以下程序段: typedef double money; double calculate(double income); money calculate(money income); 也是错误的函数重载。
同样道理,不同参数传递方式也无法区别重载函 数,如: void func(int value); void func(int &value); 也不能作为重载函数。 在程序中不可滥用函数重载,不适当的重载会降 低程序的可读性。C++语言并没有提供任何约束限制 重载函数之间必须有关联,程序员可能用相同的名字 定义两个互不相关的函数。实际上函数重载暗示了一 种关联,不应该重载那些本质上有区别的函数,只有 当函数实现的语义非常相近时才应使用函数重载。
12.1.4 函数重载的二义性
函数重载的二义性( ambiguity )是指 C++ 语言的 编译程序无法在多个重载函数中选择正确的函数进行 调用。函数重载的二义性主要源于C++ 语言的隐式类 型转换与默认参数。 在函数调用时,编译程序将按以下规则选择重载 函数:如果函数调用的实际参数类型与一个重载函数 形式参数类型完全匹配,则选择调用该重载函数;如 果找不到与实际参数类型完全匹配的函数原型,但如 果将一个类型转换为更高级类型后能找到完全匹配的 函数原型,编译程序将选择调用该重载函数。所谓更 高级类型是指能处理的值域较大,如int转换为 unsigned int,unsigned int转换为long,long转换为 unsigned float等。
运算符重载为友元函数形式
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • #include "iostream.h" class complex {private: double r,i; public: complex() {r=0;i=0;} complex(double x) {r=x;i=0;} complex(double x,double y) {r=x;i=y;} friend complex operator +(const complex &c1,const complex &c2); // friend complex operator-(const complex &c1,const complex &c2); // friend complex operator*(const complex &c1,const complex &c2); // friend complex operator/(const complex &c1,const complex &c2); friend void print(const complex &c); }; complex operator +(const complex &c1,const complex &c2) {return complex(c1.r+c2.r,c1.i+c2.i);} void print(const complex &c) {if (c.i<0) cout<<c.r<<c.i<<"i"<<endl; else }
(2)使用“ :: ”加以区分 例如: A :: Show ( ) 有别于 B :: Show ( ) (3)根据类对象加以区分 例如: Aobj.Show ( )调用 Bobj.Show ( )调用
A :: Show ( ) B :: Show ( )
• • • • • •
• •
#include "iostream.h" class a { private: int a1,a2; public:
public:
b(int i,int j,int k):a(i,j),w(i,j) { n=k; } void print() { }
w.print(); cout<<n<<endl;
};
main() { a obja(10,20); obja.print(); b objb(1,2,3); objb.a::print(); }
第12章 多态性与虚 函数
12.1 12.2 12.3 12.4 普通成员函数重载 派生类指针 虚函数 纯虚函数与抽象类
多态性是面向对象程序设计的重要特征之 一。所谓多态性是指当不同的对象收到相同的 消息时,产生不同的动作。C++的多态性具体 体现在运行和编译两个方面: (1)在程序编译时 多态性体现在函数和运算符的重载上;(2)在程 序运行时的多态性通过继承和虚函数来体现。
a(int i,int j) {a1=i;a2=j;}
• • • •
• • • • •
void print() {cout<<a1<<","<<a2<<endl; } };
class b:public a { private: a w; int n;