c++语言程序设计第8讲

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1、第八章 多态性 清华大学 郑 莉 C+语言程序设计 1 C+语言程序设计清华大学 郑莉 本章主要内容 l多态性 l运算符重载 l虚函数 l纯虚函数 l抽象类 2 C+语言程序设计清华大学 郑莉 多态性的概念 l多态性是面向对象程序设计的 重要特征之一。 l多态性是指发出同样的消息被 不同类型的对象接收时有可能导致完全 不同的行为。 l多态的实现： 函数重载 运算符重载 虚函数 3 C+语言程序设计清华大学 郑莉 问题举例复数的运算 class complex /复数类声明 public: complex(double r=0.0,double i=0.0) / 构造函数 real=r; ima

2、g=i; void display();/显示复数的值 private: double real; double imag; ; 运算符重载 4 C+语言程序设计清华大学 郑莉 问题举例复数的运算 l用“+”、“-”能够实现复数的加 减运算吗？ l实现复数加减运算的方法 重载“+”、“-”运算符 运算符重载 5 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符重载的实质 l运算符重载是对已有的运算符赋予 多重含义 l必要性 C+中预定义的运 算符其运算对象只能是基本数据类 型，而不适用于用户自定义类型（ 如类） l实现机制 将指定的运算表达 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。

3、 编译系统对重载运 算符的选择，遵循函数重载的选择 原则。 运算符重载 6 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符重载 规则和限制 l可以重载C+中除下列运算符 外的所有运算符： . .* : ?: l只能重载C+语言中已有的运 算符，不可臆造新的。 l不改变原运算符的优先级和结 合性。 l不能改变操作数个数。 l经重载的运算符，其操作数中 至少应该有一个是自定义类型。 7 C+语言程序设计清华大学 郑莉 两种形式 l重载为类成员函数。 l重载为非成员函数（通常为友 元函数）。 运算符重载 8 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符函数 l声明形式 函数类型 operator 运算符（形参）

4、. l重载为类成员函数时 参数个数=原操作数个数-1（后置+、-除外 ） l重载为友元函数时 参数个数=原操作 数个数，且至少应该有一个自定义类型的形参。 运算符重载 9 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符成员函数的设计 l双目运算符 B 如果要重载 B 为类 成员函数，使之能够实现表达式 oprd1 B oprd2，其中 oprd1 为 A 类对象，则 B 应被重载为 A 类的成员函数，形参类型应该是 oprd2 所属的类型。 经重载后，表达式 oprd1 B oprd2 相当于 oprd1.operator B(oprd2) 运算符重载 10 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符重载

5、 例 8-1 将“+”、“-”运算重载 为复数类的成员函数。 l 规则: 实部和虚部分别 相加减。 l 操作数: 两个操作数都是 复数类的对象。 11 #include using namespace std; class complex/复数类声明 public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0)real=r;imag=i; /构造函数 complex operator + (complex c2); /+重载 为成员函数 complex operator - (complex c2); /-重载为 成员函数 void display();/输出

6、复数 private:/私有数据成员 double real;/复数实部 double imag;/复数虚部 ; 1212 complex complex: operator +(complex c2) /重载函数实现 complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag); 1313 complex complex: operator -(complex c2) /重载函数实现 complex c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag;

7、return complex(c.real,c.imag); 1414 void complex:display() cout(real,imag)endl; int main() /主函数 complex c1(5,4),c2(2,10),c3; /声明复数 类的对象 coutc1=; c1.display(); coutc2=; c2.display(); c3=c1-c2;/使用重载运算符完成复数减 法 coutc3=c1-c2=; c3.display(); c3=c1+c2; /使用重载运算符完成复数加 法 coutc3=c1+c2=; c3.display(); 1515 程序输出

8、的结果为： c1=(5,4) c2=(2,10) c3=c1-c2=(3,-6) c3=c1+c2=(7,14) 1616 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符成员函数的设计 l前置单目运算符 U 如果要重载 U 为 类成员函数，使之能够实现表 达式 U oprd，其中 oprd 为A 类对象，则 U 应被重载为 A 类的成员函数，无形参。 经重载后， 表达式 U oprd 相当于 oprd.operator U() 运算符重载 17 C+语言程序设计清华大学 郑莉 运算符成员函数的设计 l后置单目运算符 +和- 如果要重载 + 或-为类成员函数，使之能够 实现表达式 oprd+ 或 opr

9、d- - ，其中 oprd 为A类对象，则 +或- 应被重载为 A 类的成 员函数，且具有一个 int 类型 形参。 经重载后，表达 式 oprd+ 相当于 oprd.operator +(0) 运算符重载 18 C+语言程序设计清华大学 郑莉 例8-2 l运算符前置+和后置+重载为 时钟类的成员函数。 l前置单目运算符，重载函数没 有形参，对于后置单目运算符，重载函 数需要有一个整型形参。 l操作数是时钟类的对象。 l实现时间增加1秒钟。 运算符重载 19 /8_2.cpp #include using namespace std; class Clock/时钟类声明 public:/外部接

10、口 Clock(int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void ShowTime(); Clock /前置单目 运算符重载 Clock operator +(int); /后置单目 运算符重载 private:/私有数据成员 int Hour,Minute,Second; ; 2020 Clock if(Second=60) Second=Second-60; Minute+; if(Minute=60) Minute=Minute-60; Hour+; Hour=Hour%24; return *this; 2121 /后置单目运算符重载 Clock Cl

11、ock:operator +(int) /注意形参表中的整型参数 Clock old=*this; +(*this); return old; 2222 /其它成员函数的实现略 int main() Clock myClock(23,59,59); coutFirst time output:; myClock.ShowTime(); coutShow myClock+:; (myClock+).ShowTime(); coutShow +myClock:; (+myClock).ShowTime(); 2323 程序运行结果为： First time output: 23:59:59 Sho

12、w myClock+: 23:59:59 Show +myClock: 0:0:1 2424 C+语言程序设计清华大学 郑莉 非成员运算符函数的设计 l如果需要重载一个运算符，使 之能够用于操作某类对象的私有成员， 可以此将运算符重载为该类的非成员（ 通常为友元）函数。 l函数的形参代表依自左至右次 序排列的各操作数。 l后置单目运算符 +和-的重载 函数，形参列表中要增加一个int，但不 必写形参名。 运算符重载 25 C+语言程序设计清华大学 郑莉 非成员运算符函数的设计 l双目运算符 B重载后， 表达式oprd1 B oprd2 等同于operator B(oprd1,oprd2 ) l

13、前置单目运算符 B重载后， 表达式 B oprd 等同于operator B(oprd ) l后置单目运算符 +和-重载后 ， 表达式 oprd B 等同于operator B(oprd,0 ) 运算符重载 26 C+语言程序设计清华大学 郑莉 例8-3 l将+、-（双目）重载为复数类 的友元函数。 l两个操作数都是复数类的对象 。 运算符重载 27 #include using namespace std; class complex/复数类声明 public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0) real=r; imag=i; /构造函数 fri

14、end complex operator + (complex c1,complex c2);/运算符+重载为友元函数 friend complex operator - (complex c1,complex c2);/运算符-重载为友元函数 void display();/显示复数的值 private:/私有数据成员 double real; double imag; ; 2828 complex operator +(complex c1,complex c2) /运算符重载友元函数实现 return complex(c2.real+c1.real, c2.imag+c1.imag);

15、complex operator -(complex c1,complex c2) /运算符重载友元函数实现 return complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag); / 其他函数和主函数同例8-1 2929 C+语言程序设计清华大学 郑莉 静态绑定与动态绑定 l绑定 程序自身彼此关 联的过程，确定程序中的操作 调用与执行该操作的代码间的 关系。 l静态绑定 绑定过程出现在 编译阶段，用对象名或者类名 来限定要调用的函数。 l动态绑定 绑定过程工作在 程序运行时执行，在程序运行 时才确定将要调用的函数。 30 #include using namesp

16、ace std; class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; double Area() const return 0.0; private: double x, y; ; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, double l); double Area() const return w*h; private: double w,h; ; 静态绑定例 3131 Rectangle:Rectangle(double i, double j, double k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; void fun(Point int main() Rectangle rec(3.0, 5.2, 15.0, 25.0); fun(rec); 运行结果： Area=0 3232 #include using namespace std; class Point public: Po