第11讲多态性.ppt

C,+,+,程,序,设,计,教,程,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第十一讲 多态性,Polymorphism,*,C+,程序设计教程,第十一讲 类的多态性,Polymorphism,一、期中考试情况,类设计是,重点,抽象,封装,构造与析构,继承,多态,二、回顾上讲内容,1,、分类抽象,类的分层,2,、继承与派生,基类、父类,派生类、子类,3,、派生类的实现,如何设计：四步走,继承方式,三、本讲内容,类的多态与虚函数,首先，我们谈一谈什么是多态？,一个接口，多种形态,举例,1,：,上课的铃声,面向对象程序设计的关键技术之一,利用多态性技术，可以调用同名函数，实现完全不同的功能,两种形式,编译时,运行时,1,、多态的形式,编译时的多态性：,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。它是通过类,继承关系,和,虚函数,来实现的,编译时多态性,函数重载（兔子逃生）,伪代码描述：,class,兔子,public:,void,逃生（老鹰,a,）,“,兔子蹬鹰”；,void,逃生（狼,b,）,“,动如脱兔”；,；,基类和派生类的同名成员,class,宠物,public:void speak(),cout,zzz,;,;,class,猫,:public,宠物,public:void speak(),cout,miao!miao,!;,;,class,狗,:public,宠物,public:void speak(),cout,speak(),；,多态性,鸟 类,我也能,Fly?,class,Bird,public:,virtual void,Fly(void,),;,/,鸟能飞行,;,/,鸵鸟也是鸟的一种,class,Ostrich,:public Bird,public:,virtual void,Fly(void,),;,/,如何让鸵鸟飞起来？,;,Look!,我,Fly,*$.!,运行时多态性,滞后联编,成员函数前加,virtual,关键字,结果如何？,举例,Shape,Shape2D,Shape3D,Rectangle,（矩形）,Circle,（圆）,Cube,（立方体）,Ellipse,（椭圆）,Cylinder,（圆柱）,Sphere,（球）,几何形状的分类,抽象基类,抽象类,class,Shape,public:,virtual void,Draw(void,),=0;,/Draw,为,纯虚函数,;,class,Rectangle,:public Shape2D,public:,virtual void,Draw(void,),;,/Draw,为虚函数,;,多态性,2,、虚函数,定义：,在某基类中声明为,virtual,并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数,语法：,virtual,函数返回类型 函数名（参数表）,函数体,用途：,实现多态性，通过指向派生类的基类指针，访问派生类中同名覆盖成员函数,虚函数实现多态性,#include,using namespace std;,class Pet/,基类,public:,virtual void Speak(),cout,How does a pet speak?,endl,;,;,class Cat:public Pet/,派生类,public:,virtual void Speak(),cout,miao!miao,!,endl,;,;,class Dog:public Pet/,派生类,public:,virtual void Speak(),cout,wang!wang,!Speak();,p1=/,用,Dog,类对象地址给基类指针赋值,p1-Speak();,Pet/,以,Cat,类对象初始化,Pet,类引用,p4.Speak();,return 0;,虚函数的使用限制,应通过指针或引用调用虚函数，而不要以对象名调用虚函数说明语句,在派生类中重定义的基类虚函数仍为虚函数，同时可以省略,virtual,关键字,不能定义虚构造函数，可以定义虚析构函数,多态特性的工作依赖虚函数的定义，在需要解决多态问题的重载成员函数前，加上,virtual,关键字，那么该成员函数就变成了虚函数，从上例代码运行的结果看，系统成功的分辨出了对象的真实类型，成功的调用了各自的重载成员函数。,多态特性让程序员省去了细节的考虑，提高了开发效率，使代码大大的简化，当然虚函数的定义也是有缺陷的，因为多态特性增加了一些数据存储和执行指令的开销。,虚函数的定义要遵循以下重要规则,1.,如果虚函数在基类与派生类中出现，仅仅是名字相同，而形式参数不同，或者是返回类型不同，那么即使加上了,virtual,关键字，也是不会进行滞后联编的。,2.,只有类的成员函数才能说明为虚函数，因为虚函数仅适合用与有继承关系的类对象，所以普通函数不能说明为虚函数。,3.,静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数的特点是不受限制于某个对象。,4.,内联,(inline),函数不能是虚函数，因为内联函数不能在运行中动态确定位置。即使虚函数在类的内部定义定义，但是在编译的时候系统仍然将它看做是非内联的。,5.,构造函数不能是虚函数，因为构造的时候，对象还是一片未定型的空间，只有构造完成后，对象才是具体类的实例。,6.,析构函数可以是虚函数,而且通常声名为虚函数。,小结,说明一下，虽然我们说使用虚函数会降低效率，但是在处理器速度越来越快的今天，将一个类中的所有成员函数都定义成为,virtual,总是有好处的，它除了会增加一些额外的开销是没有其它坏处的，对于保证类的封装特性是有好处的。,3,、抽象类,纯虚函数,是指没有在,基类,中定义的虚函数,虚函数的具体实现依赖于不同的派生类。,定义纯虚函数的一般格式为：,virtual,返回类型 函数名（参数表）,=0,；,纯虚函数没有实现部分，不能产生对象，所以含有纯虚函数的类是抽象类,3,、抽象类,定义,至少包含一个纯虚函数的类称为抽象类,使用抽象类的要求,抽象类不能实例化,抽象类只作为基类被继承,可以定义指向抽象类的指针或引用,4,、运算符重载,重载运算符主要用于对类的对象的操作,重载运算符使得运算符适用的对象类型得到了拓宽,重载运算符可以通过创建运算符函数实现，创建,operator,函数格式如下：operator(),定义一个复数类，并重载加法运算符以适应对复数运算的要求,#include,using namespace std;,class Complex,double real,imag,;,public:,Complex(double,r=0,double i=0):,real(r,),imag(i,),double,Real()return,real;,double,Imag()return,imag,;,Complex operator+(Complex,Complex operator+(double);,Complex operator=(Complex);,;,Complex,Complex:operator,+(Complex&c)/,重载运算符,Complex temp;,temp.real,=,real+c.real,;,temp.imag,=,imag+c.imag,;,return temp;,Complex,Complex:operator,+(double d),/,重载运算符,Complex temp;,temp.real,=,real+d,;,temp.imag,=,imag,;,return temp;,Complex,Complex:operator,=(Complex c),/,重载运算符,real=,c.real,;,imag,c.imag,;,return*this;,/,测试主函数,int,main(),Complex c1(3,4),c2(5,6),c3;,cout,c1=c1.Real()+j c1.Imag(),endl,;,cout,c2=c2.Real()+j c2.Imag(),endl,;,c3=c1+c2;,cout,c3=c3.Real()+j c3.Imag(),endl,;,c3=c3+6.5;,cout,c3+6.5=c3.Real()+j c3.Imag(),endl,;,return 0;,C+,中不允许重载的运算符,运算符,运算符名称,禁止重载的理由,?:,三目条件运算符,C+,中没有定义三目运算符的语法,.,成员操作符,为保证成员操作符对成员访问的安全性,:,作用域操作符,该操作符右操作数不是表达式,sizeof,类型字长操作符,该操作符的操作数为类型名，不是表达式,