《C++面向对象程序设计 教学课件 ppt 作者 张德慧 周元哲 主编第8章 多态性 虚函数》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C++面向对象程序设计 教学课件 ppt 作者 张德慧 周元哲 主编第8章 多态性 虚函数（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、C+面向对象程序设计教学内容,第1章 C+概述 第2章 类和对象 第3章 面向对象程序设计概述 第4章 进一步学习类和对象 第5章 堆与复制构造函数 第6章 继承性：派生类 第7章 运算符重载 第8章 虚函数和多态性 第9章 模板 第10章 类库和C+的标准模板库STL 第11章 输入输出流 第12章 异常处理,第8章 多态性与虚函数,8.1 多态性概述 8.2 静态联编和动态联编 8.3 虚函数 8.4 纯虚函数和抽象类 8.5 应用举例,面向对象程序设计的特征,抽象性（Abstraction） 封装性（Encapsulation） 继承性（Inheritance） 多态性（Polymorp
2、hism）,8.1 多态性概述,polymorphism，“many forms”：即多种形态 在自然语言中，多态性即是“一词多义”； 更准确地说，多态性是指相同的动词作用到不同类型的对象上， 例如： 驾驶摩托车 驾驶汽车 驾驶飞机 驾驶轮船 驾驶宇宙飞船,什么是多态性？（OOP）,当不同对象接受到相同的消息产生不同的动作，这种性质称为多态性。 通俗地说，多态性是指用一个名字定义不同的函数，这些函数执行不同但又类似的操作， 即用同样的接口访问功能不同的函数，从而实现“一个接口，多种方法”。,多态性的例子,在C语言中，由于不支持多态，求绝对值的动作要求三个不同的函数名字： abs（）， labs
3、（），fabs（） 分别用来求整数，长整数、浮点数的绝对值。 在C+语言中，由于支持多态，求绝对值的动作可以只用一个函数名： abs（）,面向对象程序设计的精华,通过一个简单的接口对不同的实现进行概念上的简化。 class walkman virtual void on( )=0; virtual void off( )=0; virtual void play( )=0; virtual void record( )=0; virtual void stop( )=0; ; Cassette player, CD player, MD player, MP3 player;,提供给用户相同的
4、接口,应用多态性的好处,多态应用于OOP的目的是允许用一个名字来指定动作的一般类（即逻辑上相似的动作）。 从而带来以下的好处： 提高了处理问题的抽象级别； 降低了程序设计时的复杂性； （程序员只需记住一个接口，而不是好几个。）,C+实现的多态性,编译时多态性： 函数重载 运算符重载 模板 运行时多态性： 借助虚函数来获得,在C+中，多态性的实现与联编（Binding）这一概念有关。,8.2 静态联编和动态联编,什么叫联编（Binding）？ 一个源程序需要经过编译、连接，才能成为可执行代码。 上述过程中需要将一个函数调用链接上相应的函数代码，这一过程称为联编。 联编的目的是要建立函数调用与函数
5、体之间的联系， 即将一个函数调用连接到一函数的入口地址。,C+支持两种联编,静态联编：在程序被编译时进行联编；（早联编） 程序执行快，但灵活性较小。 动态联编：在程序运行时联编。（晚联编，滞后联编） 灵活性高，程序执行慢。 动态联编是C+实现运行时多态性的关键因素。,8.3 虚函数,virtual float area( ) return -1; virtual 关键字的作用：指示C+编译器对该函数的调用进行动态联编。,#include class shape public: float area( ) return -1; ; class circle:public shape float
6、radius; public: void circle(float r) radius = r; float area( ) return 3.14159*radius*radius; ;,为什么需要虚函数,void main() shape obj, *ptr; circle c(3.6); ptr= ,为什么需要虚函数,The pointer of base class “shape“.,求圆形的面积,输出的结果为： 1 1 为什么会是这样? 原因在于这里只是用了静态联编。 前后两次ptr-area( )调用都链接到下面的函数实现： float area( ) return -1;,输出的
7、结果分析,#include class shape public: virtual float area( ) return -1; ; class circle:public shape float radius; public: void circle(float r) radius = r; float area( ) return 3.14159*radius*radius; ;,虚函数,被关键字virtual说明的函数称为虚函数,void main() shape obj, *ptr; circle c(3.6); ptr= ,使用虚函数后的输出结果,The pointer of b
8、ase class “shape“.,C+的编译器对虚函数调用采取动态联编方式,输出结果： 1 40.715,虚函数的定义,冠以关键字virtual的成员函数称为虚拟函数，简称虚函数。 说明虚函数的方法如下： virtual ( ) 虚函数是成员函数，而且是非static的成员函数。 包含虚函数的类被称为多态类。,class shape public: virtual float area( ) ; ; class triangle:public shape float H,W; public: triangle(float h,float w)H=h;W=w; float area( ) r
9、eturn H*W*0.5; ;,在派生类中，虚函数被重新定义以实现不同的操作。 这种方式称为函数超越（overriding），又称为函数覆盖。,虚函数的使用分析,class rectangle:public shape float H,W; public: rectangle(float h,float w) H=h; W=w; float area( )return H*W; ;,void main( ) shape *s; triangle tri(3,4); rectangle rect(3,4); s= ,请注意：在这里以指针s所指的对象来确定执行虚函数area（）的哪个版本。,“确
10、定”是在运行时执行的，这构成了运行时的多态性,虚函数是动态联编的基础,virtual 关键字的作用：指示C+编译器对该函数的调用进行动态联编。 尽管可以用对象名和点算符的方式调用虚函数，即向对象发送消息： tri.area( ) 或者 rect.area( ) 这时是静态联编方式。 只有当访问虚函数是通过基类指针s时才可获得运行时的多态性。,虚函数与重载函数的比较,1.从形式上说，重载函数要求函数有相同的函数名称，并有不同的参数序列； 2.重载函数可以是成员函数和非成员函数；,而虚函数要求这三项(函数名称、返回值和参数序列）完全相同，即具有完全相同的函数原型。 而虚函数只能是成员函数。,虚函数
11、与重载函数的比较（续）,3.对重载函数的调用是以所传递参数序列的差别（参数个数或类型的不同）作为调用不同函数的依据；,虚拟函数是根据对象的不同去调用不同类的虚拟函数。,虚函数在运行时表现出多态功能，正是C+的精髓之一；而重载函数不具备这一功能。,虚函数小结,如果某类中的一个成员函数被说明为虚函数，这就意味着该成员函数在派生类中可能有不同的实现。 为了实现运行时的多态性，调用虚函数应该通过第一次定义该虚函数的基类对象指针 只有通过指针或引用标识对象来操作虚函数时，才对虚函数采取动态联编方式。 如果采用一般类型的标识对象来操作虚函数，则将采用静态联编方式调用虚函数。,虚函数小结（续）,构造函数不能
12、是虚拟的，但析构函数可以是虚拟的。 设计C+程序时，一般在基类中定义处理某一问题的接口和数据元素，而在派生类中定义具体的处理方法。 通常都将基类中处理问题的接口设计成虚函数，然后利用基类对象指针调用虚函数，从而达到单一接口，多种功能的目的。,8.4 纯虚函数和抽象类,纯虚函数是指在基类中声明但是没有定义的虚函数，而且设置函数值等于零。 virtual type func_name(parameter list) =0; 通过将虚函数声明为纯虚函数可以强制在派生类中重新定义虚函数。 如果没有在派生类中重新定义，编译器将会报告错误。,class shape public: virtual floa
13、t area( )=0; /A PURE VIRTUAL FUNCTION ; class triangle:public shape float H,W; public: triangle(float h,float w)H=h;W=w; float area( )return H*W*0.5; ;,纯虚函数的例子,纯虚函数,抽象类,抽象类：包含有纯虚函数的类称为抽象类。 不能说明抽象类的对象，但能说明指向抽象类的指针，一个抽象类只能作为基类来派生其他的类。 抽象类的指针用于指向该抽象类的派生类的对象。,void main( ) shape *s; triangle tri(3,4); re
14、ctangle rect(3,4); s= ,抽象类的例子,Shape是抽象类，只能定义指向该类对象的指针,8.5 应用举例,人员管理系统： 有三类人员：经理、技术人员、推销人员，还有销售经理。 月薪：经理：8000元/月；技术人员：100元/小时；推销人员：4%提成；销售经理：5000元月+5%提成。,问题分析,在前面一章中，这个程序有两点不足： 基类的成员函数pay( )和displayStatus( )的函数体均为空，在实现部分仍要写出函数体，显得冗余。 在main()函数中，建立了四个不同类的对象，对它们进行了类似的操作，但是却重复写了四遍类似的语句，程序不够简洁。,class emp
15、loyee protected: char *name; /姓名 int individualEmpNo; /个人编号 int grade; /级别 float accumPay; /月薪总额 static int employeeNo; /本公司职员 编号目前最大值 public: employee(); /构造函数 employee(); /析构函数 virtual void pay( )0; /计算月薪函数 virtual void promote(int); /升级函数 virtual void displayStatus( )0; /显示人员信息 ;,class technician
16、 : public employee /技术人员类 private: float hourlyRate; /每小时酬金 int workHours; /当月工作时数 public: technician(); /构造函数 void promote(int); void pay(); /计算月薪函数 void displayStatus(); /显示人员信息 ;,class salesman:virtual public employee /兼职推销员类 protected: float CommRate; /按销售额提取酬金的百分比 float sales; /当月销售额 public: salesman(); /构造函数 void promote(int); void pay
