《C++程序设计 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 姚琳 C++程序设计第10章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C++程序设计 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 姚琳 C++程序设计第10章（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/23,北京科技大学,1,C+程序设计,第10章 多态性与虚函数,北京科技大学 信息基础科学系,-2-,多态性（Polymorphism）是面向对象程序设计的主要特征之一。多态性对于软件功能的扩展和软件重用都有重要的作用。是学习面向对象程序设计必须要掌握的主要内容之一。,-3-,第十章 多态性与虚函数,主要内容： 多态性的概念 继承中的静态联编 虚函数和运行时的多态 纯虚函数和抽象类,2019/5/23,北京科技大学,4,10.1 多态性的概念,-5-,面向对象程序设计中多态的表现,总的来说，不同对象对于相同的消息有不同的响应，就是面向对象程序设计中的多态性。 具体在程序中，多态性
2、有两种表现的方式： 同一个对象调用名字相同、但是参数不同的函数，表现出不同的行为。在同一个类中定义的重载函数的调用，属于这种情况。 不同的对象调用名字和参数都相同的函数，表现出不同的行为。在派生类的应用中，经常会看到这样的调用。,-6-,面向对象程序设计中多态的表现,面向对象程序设计中多态性表现为以下几种形式： 重载多态：通过调用相同名字的函数，表现出不同的行为。运算符重载也是一种重载多态。 运行多态：通过基类的指针，调用不同派生类的同名函数，表现出不同的行为。许多面向对象程序设计的书籍中所说的多态性，就是这种多态。,Pt-Draw();,-7-,多态的实现：联编,一个具有多态性的程序语句(如
3、Pt-Draw();)，在执行的时候，必须确定究竟是调用哪一个函数。也就是说，在执行的时候调用哪个函数是唯一地确定的。确定具有多态性的语句究竟调用哪个函数的过程称为联编（Binding)，有的资料也翻译成“绑定”。,-8-,多态的实现：联编,联编有两种方式：静态联编和动态联编 在源程序编译的时候就能确定具有多态性的语句调用哪个函数，称为静态联编 对于重载函数的调用就是在编译的时候确定具体调用哪个函数，所以是属于静态联编 用静态联编实现的多态，也称为编译时的多态,-9-,多态的实现：联编,动态联编则是必须在程序运行时，才能够确定具有多态性的语句究竟调用哪个函数 用动态联编实现的多态，也称为运行时
4、的多态,2019/5/23,北京科技大学,10,11.2 继承中的静态联编,-11-,派生类对象调用同名函数,在派生类中可以定义和基类中同名的成员函数。这是对基类进行改造，为派生类增加新的行为的一种常用的方法 通过不同的派生类的对象，调用这些同名的成员函数，实现不同的操作，也是多态性的一种表现 在程序编译的时候，就可以确定派生类对象具体调用哪个同名的成员函数。这是通过静态联编实现的多态,-12-,例10-1 定义Circle类和Rectangle类为Shape类的派生类，通过Circle类和Rectangle类的对象调用重载函数getArea()显示对象的面积。 / 例10-1: shape.
5、h class Shape public: double getArea() const; void print() const; ; / Shape类定义结束,-13-,class Circle : public Shape public: Circle( int = 0, int = 0, double = 0.0 ); double getArea() const; / 返回面积 void print() const; / 输出Circle 类对象 private: int x,y; / 圆心座标 double radius; / 圆半径 ; / 派生类Circle定义结束 class
6、Rectangle : public Shape public: Rectangle( int = 0, int = 0); / 构造函数 double getArea() const; / 返回面积 void print() const; / 输出Rectangle类对象 private: int a,b; / 矩形的长和宽 ; / 派生类Rectangle定义结束,-14-,/ 例10-1: shape.cpp #include using namespace std; #include “shape.h“ double Shape:getArea() const cout“基类的getA
7、rea函数，面积是 “; return 0.0; / Shape类getArea函数的定义 void Shape:print() const cout“Base class Object“endl; /Shape类print函数定义,-15-,Circle:Circle( int xValue, int yValue, double radiusValue ) x=xValue; y=yValue; radius= radiusValue ; /Circle类构造函数 double Circle:getArea() const cout“Circle类的getArea函数，面积是 “; ret
8、urn 3.14159 * radius * radius; /Circle类getArea函数定义 void Circle:print() const cout “center is “; cout“x=“x“ y=“y; cout “; radius is “ radiusendl; /Circle类print函数定义,-16-,Rectangle:Rectangle( int aValue, int bValue ) a=aValue; b=bValue; / Rectangle类构造函数 double Rectangle:getArea() const cout“Rectangle类的
9、getArea函数，面积是 “; return a * b; / Rectangle类getArea函数定义 void Rectangle:print() const cout “hight is “a; cout“width is“bendl; / Rectangle类print函数定义,-17-,/ 例10-1: 10_1.cpp #include using std:cout; using std:endl; #include “shape.h“ / 包含头文件 void main() Circle circle( 22, 8, 3.5 ); / 创建Circle类对象 Rectangl
10、e rectangle( 10, 10 ); / 创建Rectangle类对象 cout “调用的是 “; coutcircle.getArea() endl; / 静态联编 cout “调用的是“; coutrectangle.getArea() endl; / 静态联编 ,运行结果： 调用的是Circle类的getarea函数，面积是38.4845 调用的是Ractangle类的getarea函数，面积是100,-18-,派生类对象调用同名函数,对于派生类对象调用成员函数，可以有以下的结论： 派生类对象可以直接调用本类中与基类成员函数同名的函数，不存在二义性； 在编译时就能确定对象将调用哪
11、个函数，属于静态联编，不属于运行时的多态。,-19-,通过基类指针调用同名函数,从继承的角度来看，派生类对象是基类对象的一个具体的特例。或者说，派生类对象是某一种特定类型的基类对象。 例如，Circle类是Shape类的公有继承，“圆”是“图形”的一种特例。或者说，圆是一种特定的图形，具有图形的基本特征。 但是，这种关系不是可逆的。不可以说基类的对象具有派生类对象的特征，基类对象也不是派生类对象的一个特例。,-20-,通过基类指针调用同名函数,当派生类是基类的公有继承时，在关于基类对象和派生类对象的操作上，可以允许以下操作： 派生类对象可以赋值给基类对象； 派生类对象的地址可以赋值给基类对象的
12、指针。或者说，可以用派生类对象的地址初始化基类对象的指针； 可以将基类对象的引用，定义为派生类对象的别名，或者说，用派生类对象初始化基类的引用。 通过派生类对象的地址初始化的基类对象的指针，可以访问基类的公有成员，也可以访问派生类中和基类成员函数同名的函数。,Base b; Deriver d; b=d; Base *pt=,-21-,通过基类指针调用同名函数,以下这些操作是不可以进行的： 不可以将基类对象赋值给派生类对象； 不可以用基类对象的地址初始化派生类对象的指针； 不可以将派生类对象的引用定义为基类对象的别名； 不可以通过用派生类对象初始化的基类对象的指针，访问派生类新增加的和基类公有
13、成员不重名的公有成员。,-22-,例10-2 在例10-1所定义的类的基础上，观察通过派生类对象地址初始化的基类对象的指针访问getArea函数的结果 #include using namespace std; #include “shape.h“ void main() Shape *shape_ptr; Circle circle( 22, 8, 3.5 ); Rectangle rectangle( 10, 10 ); shape_ptr = / 静态联编 ,circle 对象初始化shape_ptr指针访问的getArea函数是 基类的getArea函数，面积是 0 rectangle
14、 对象初始化shape_ptr指针访问的getArea函数是 基类的getArea函数，面积是 0,-23-,通过基类指针调用同名函数,程序运行结果表明： 确实可以用派生类对象的地址初始化基类对象的指针 通过用派生类对象地址初始化的基类对象指针，只能调用基类的公有成员函数。在以上例子中，就是调用基类的getArea函数，而不是派生类的getArea函数 这种调用关系的确定，也是在编译的过程中完成的，属于静态联编，而不属于运行时的多态,2019/5/23,北京科技大学,24,10.3 虚函数和运行时的多态,怎样使语句：shape_ptr-getArea() 实现运行时的多态！,-25-,虚函数和
15、运行时的多态,通过指向基类的指针访问基类和派生类的同名函数，是实现运行时的多态的必要条件，但不是全部条件 除此以外，还必须将基类中的同名函数定义为虚函数,-26-,虚函数,所谓虚函数就是在基类的该函数声明前加上关键字virtual，并由派生类重新定义的函数 虚函数可以在基类的定义中声明函数原型的时说明，格式如下： virtual 返回值类型 函数名(参数表); 在函数原型中声明函数是虚函数后，具体定义这个函数时就不需要再说明它是虚函数了 如果在基类中直接定义同名函数，定义虚函数的格式是： virtual 返回值类型 函数名(参数表) 函数体 ,-27-,虚函数,基类中的同名函数声明或定义为虚函
16、数后，派生类的同名函数无论是不是用virtual来说明，都将自动地成为虚函数。从程序可读性考虑，一般都会在这些函数的声明或定义时，用virtual来加以说明。 只要对例10-2中的头文件稍加修改，也就是将基类和派生类中的getArea函数都声明为虚函数，再重新编译和运行程序，就可以得到运行时的多态的效果。,-28-,例10-3 将例10-2进行修改，使得程序具有运行时的多态的效果。 / 例10-3: shape.h class Shape public: virtual double getArea() const; void print() const; ; / Shape类定义结束,-29-,class Circle
