第九章 多态性

多态性
多态性(polymorphism)也是面向对象程序设计的标志 性特征.前面我们讨论过面向对象的两个重要特性—封装性和 继承性,这三大特性是相互关联的,封装性是基础,继承性是 封装性是基础, 关键,而多态性是补充. 关键, 简单地说,在C++语言中,同一程序的某个运算符或者某 个函数名在不同情况下具有不同的实现的现象,叫做多态性. 其实在C语言中,我们已经接触过多态性的应用,对于不 同类型的数据,运算符"\"具有不同的运算含义,如果两个操 作数都是整数,那么"\"进行整数相除,结果也是整数,而其 中一个操作数是实数类型的,那么"\"进行的是数学上普通的 除法,因此,面对不同的处理对象,"\"运算符有不同意义. C++支持两种形式的多态性,一种是编译时的多态性,也 称为静态联编,是通过重载来实现的,第二种是运行时的多态 性,也称为动态联编,是通过继承和虚函数来实现的.
函数重载
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.
运算符成员函数重载
下面以定义一个复数类,并重载+,-,*,/ 运算符来 说明重载的过程. #include <iostream.h> // 9-2-1.cpp class Complex { private: double real, image; // 复数的实部和虚部 public: Complex() { real = image = 0.0; } Complex(double r) {real = r; image = 0.0; } Complex(double r, double i) { real = r; image = i; }; Complex operator + (const Complex &c); Complex operator - (const Complex &c); Complex operator * (const Complex &c);
运算符重载
例如,运算符+在系统中预先是按函数做如下定义: int operator + (int, int) ; double operator + (double, double); 如果我们可以实现两个复数x和y相加表示为x+y,两个字 符串s1和s2相加表示为s1+s2,那么整个程序更加符合逻辑和 自然,所以,运算符重载是C++多态性的一个重要应用. 运算符重载中应注意的几个问题: (1)哪些运算符可以重载: 除了*,.,::,sizeof(),?: 其他运算符都可以重载 (2)运算符重载后遵循"四个不变"原则 优先级不变 结合性不变 操作数个数不变 语法结构不变
函数重载
#include <iostream.h> // 9-1-1.cpp int square(int x) { cout << "(int 类型函数被调用)"; return x*x; } double square(double y) { cout << "(double 类型函数被调用)"; return y*y; } void main() { cout<<"整数 7 的平方是:" << square(7) <<endl; cout<<"实数 7.5 的平方是: "<< square(7.5) <<endl; }
函数重载
例:用重载函数实现求圆和矩形的周长. void main() // 9-1-2.cpp
#include <iostream.h> { float a,b,r; const double PI=3.1415; cout << "输入圆半径:"; float length(float r) cin >> r; { return 2*PI*r; cout << "圆周长:" } <<length(r) <<endl; float length(float x,float y) cout << "输入矩形长和宽:"; { return 2*(x+y); cin >> a >> b; } cout << "矩形周长:"
通过函数的重载和运算 符的重载来实现的.
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.
多态性
9.1 函数重载
9.2Βιβλιοθήκη 运算符重载9.3虚函数
9.4
纯虚函数和抽象类
函数重载
在C++语言中,只有在声明函数原型时形式参数的个数或 者对应位置的数据类型不同,两个或更多的功能相似的函数就 可以共用一个函数名.这种在同一作用域中允许多个函数使用 同一函数名的措施被称为重载(overloading).函数重载是 C++程序获得多态性的途径之一. 函数重载的方法: 函数重载要求编译器能够唯一地确定调用一个函数时应执 行哪个函数代码,既采用哪个函数实现.确定函数实现时,要 求从函数参数的个数和类型上来区分.这就是说,进行函数重 载时,要求同名函数在参数个数上不同,或者参数数据类型不 同.否则,将无法实现函数重载.
函数重载
在重载函数中使用默认参数也可能造成二义性. int fun(int a, int b=1, int c=2, int d= 3) { …; } 那么使用下列调用是合法的: fun(5, 6, 7); // 第4个参数默认,值为3 fun(5, 6); // 第3,4个参数默认,值为2,3 fun(5); // 第2,3,4个参数默认,值为1,2,3 而对下面两个函数,就会发生二义性 int fun(int a, int b= 0) { return a + b; } int fun(int a) { return a + a; } 调用函数 fun(5);
函数重载
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. 例如:int func(double d); … count<<func('A'); 虽未声明 函数原型int func(char),但 函数调用func ('A')并不会产生任何问题,因为编译程序自动将字符'A' 转换为double类型,然后调用函数int func(double). 隐式类型转换是由C++编译程序自动完成的,这种类型转 换是引起函数重载二义性的主要原因.
运算符重载
C++语言除了函数重载之外,还允许程序员重新定义已有 的运算符,使其能按用户的要求完成一些特定的操作,这就是 所谓的运算符重载.例如,在C++系统内,对运算符+,-,*, \ 这四种运算符已有规定,他们是整数和实数的四则运算符.但 如果需要对复数,分数或其他操作数作四则运算,那么就要对+, -,*,\ 重新进行定义. 运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义,同一个运算 符作用于不同类型的数据导致不同类型的行为.C++中预定义 的运算符的操作对象只能是基本数据类型,实际上,对于很多 用户自定义类型,也需要有类似的运算操作,这就提出了对运 算符进行重新定义,赋予已有符号以新功能的要求. 运算符重载的实质就是函数重载.在实现过程中,首先把 指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用,运算对象转化 为运算符函数的实参,然后根据实参的类型来确定需要调用的 函数,这个过程是在编译过程中完成的.
运算符重载
其 中, < 函数类型 > 指定了重 载运算 符 的返 回值 类型 , operator是定义运算符重载函数的关键词,<运算符>给定了要 重载的运算符名称,是C++中可重载的运算符,形参表中给出 重载运算符所需要的参数和类型.对于运算符重载为友元函数 的情况,还要在函数类型说明之前使用friend关键词来说明. 当运算符重载为类的成员函数时,函数的参数个数比原来 的运算数个数要少一个,即单目运算符重载时无参数,而实际 参数就是该对象本身,而双目运算符重载时一个参数,而实际 上,右操作数是参数,左操作数就是该对象本身;当重载为类 的友元函数时,参数个数与原运算数的个数相同. 一般来讲,单目运算符最好重载为成员函数,而双目运算 符则最好重载为友元函数.运算符重载的主要优点就是允许改 变使用于系统内部的运算符的操作方式,以适应用户新定义类 型的类似运算.