多态性和虚函数精选PPT.ppt

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1、关于多态性和虚函数关于多态性和虚函数第1页，讲稿共30张，创作于星期日多态性多态性 不同的对象接收到相同的消息时产生多种完全不同的不同的对象接收到相同的消息时产生多种完全不同的行为的现象称为多态性。行为的现象称为多态性。C+C+支持两种多态性支持两种多态性:编译时的多态性和运行时多态编译时的多态性和运行时多态性。编译时的多态性使用重载来获得，运行时的多态性性。编译时的多态性使用重载来获得，运行时的多态性通过使用继承和虚函数获得。通过使用继承和虚函数获得。C+C+语言中，重载包括函数重载和运算符重载。语言中，重载包括函数重载和运算符重载。第2页，讲稿共30张，创作于星期日6.1 6.1 运算符重

2、载运算符重载6.1.1 6.1.1 运算符重载概述运算符重载概述6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 用成员函数重载运算符用成员函数重载运算符用成员函数重载运算符用成员函数重载运算符6.1.3 6.1.3 用友元函数重载运算符用友元函数重载运算符6.1.4 6.1.4 几个常用运算符的重载几个常用运算符的重载第3页，讲稿共30张，创作于星期日6.1.1 6.1.1 运算符重载概述运算符重载概述1.1.运算符重载定义运算符重载定义 C+C+中预定义的运算符的操作对象只能是基本数据类型，中预定义的运算符的操作对象只能是基本数据类型，运算符重载是对运算符进行重新定义，赋予已有符号新功运算符

3、重载是对运算符进行重新定义，赋予已有符号新功能的要求。能的要求。不能重载的运算符不能重载的运算符是：是：(1)(1)成员访问运算符成员访问运算符.(2)(2)作用域运算符作用域运算符(3)(3)条件运算符条件运算符?:?:(4)(4)成员指针运算符成员指针运算符*(5)(5)编译预处理命令的开始符号编译预处理命令的开始符号#第4页，讲稿共30张，创作于星期日2.2.运算符重载的规则运算符重载的规则 C+C+中中的的运运算算符符除除了了少少数数几几个个以以外外，几几乎乎全全部部可可以以重重载载，程程序员不能定义新的运算符，只能重载已有的这些运算符。序员不能定义新的运算符，只能重载已有的这些运算符

4、。重载之后运算符的优先级和结合性都不能改变。重载之后运算符的优先级和结合性都不能改变。运运算算符符重重载载是是针针对对新新类类型型数数据据的的实实际际需需要要，对对原原有有运运算符进行适当的改造。算符进行适当的改造。3.3.运算符重载的形式运算符重载的形式 运运算算符符重重载载可可以以使使用用成成员员函函数数和和友友元元函函数数两两种种形形式式。运运算符重载的实质就是函数重载。算符重载的实质就是函数重载。第5页，讲稿共30张，创作于星期日6.1.2 6.1.2 用成员函数重载运算符用成员函数重载运算符 在类定义体中声明运算符函数的形式为在类定义体中声明运算符函数的形式为:type operat

5、or type operator(参数表参数表)其中其中为为运算符符号运算符符号 若运算符是一元的，则参数表为空，此时当前对象作为此运算符的若运算符是一元的，则参数表为空，此时当前对象作为此运算符的单操作数；若运算符是二元的，则参数表中有一个操作数，此时当前对单操作数；若运算符是二元的，则参数表中有一个操作数，此时当前对象作为此运算符的左操作数，参数表中的操作数作为此运算符的右操作象作为此运算符的左操作数，参数表中的操作数作为此运算符的右操作数。数。运算符函数的定义如下：运算符函数的定义如下：type type 类名类名:operator operator（参数表）参数表）/运算符处理程序代码

6、运算符处理程序代码 重重载载运运算算符符的的使使用用方方法法同同原原运运算算符符一一样样，只只是是它它的的操操作作数数一一定定要要是是定定义它的特定类的对象。义它的特定类的对象。第6页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.16.1】用成员函数重载运算符】用成员函数重载运算符+l#includelclasspointlprivate:lfloatx,y;lpublic:lpoint(floatxx=0,floatyy=0)x=xx;y=yy;lfloatget_x()returnx;lfloatget_y()returny;lpointoperator+(pointq);/重载运算符重载运算

7、符“+”l;lpointpoint:operator+(pointq)lreturnpoint(x+q.x,y+q.y);lvoidmain()lpointp1(3,3),p2(2,2),p3;/声明声明point类的对象类的对象lp3=p1+p2;或或p1.operator+(p2)/两点相加两点相加lcoutp1+p2:x=p3.get_x(),y=p3.get_y()endl;l第7页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.2 2】用成员函数重载运算符用成员函数重载运算符+l#includepointpoint:operator+()lclasspointl+x;lprivate:

8、+y;lfloatx,y;return*this;lpublic:lpoint(floatxx=0,floatyy=0)x=xx;y=yy;lfloatget_x()returnx;lfloatget_y()returny;lpointoperator+();/重载前置运算符重载前置运算符“+”l;lvoidmain()lpointp1(10,10);l+p1;或或lcoutp1:x=p1.get_x(),y=p1.get_y()endl;l第8页，讲稿共30张，创作于星期日6.1.3 6.1.3 用友元函数重载运算符用友元函数重载运算符friend type operator friend

9、type operator(参数表参数表););注意友元函数不属于任何类，它没有注意友元函数不属于任何类，它没有thisthis指针指针，这与成，这与成员函数完全不同。若运算符是一元的，则参数表中有一个操员函数完全不同。若运算符是一元的，则参数表中有一个操作数；若运算符是二元的，则参数表中有两个操作数。作数；若运算符是二元的，则参数表中有两个操作数。友元友元运算符函数与成员运算符函数的主要区别在其参数个数不运算符函数与成员运算符函数的主要区别在其参数个数不同同。友元运算符函数的定义如下：友元运算符函数的定义如下：type type operator operator(参数表参数表)/运算符处理

10、程序代码运算符处理程序代码 第9页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.3 3】用友员函数重载运算符用友员函数重载运算符+l#includelclasspointlprivate:lfloatx,y;lpublic:lpoint(floatxx=0,floatyy=0)x=xx;y=yy;lfloatget_x()returnx;lfloatget_y()returny;lfriendpointoperator+(pointp1,pointp2);/重载运算符重载运算符“+”l;lpointoperator+(pointp1,pointp2)lreturnpoint(p1.x+p2.x

11、,p1.y+p2.y);lvoidmain()lpointp1(3,3),p2(2,2),p3;/声明声明point类的对象类的对象lp3=p1+p2;或或operator+(p1,p2)/两点相加两点相加lcoutp1+p2:x=p3.get_x(),y=p3.get_y()endl;l第10页，讲稿共30张，创作于星期日6.1.4 6.1.4 几个常用运算符的重载几个常用运算符的重载2前自增和后自增运算符前自增和后自增运算符+的重载的重载前自增运算符前自增运算符+和后自增运算符和后自增运算符+重载的语法重载的语法 operator+();/operator+();/前前 operator+

12、(operator+(intint);/);/后后课本课本P147P147【例【例6.76.7】用成员函数重载前自增和后自增运算符。】用成员函数重载前自增和后自增运算符。【例【例6.86.8】用友元重载前自增和后自增用友元重载前自增和后自增 第11页，讲稿共30张，创作于星期日6.2 6.2 虚函数虚函数6.2.1 6.2.1 为什么要引入虚函数为什么要引入虚函数6.2.2 6.2.2 虚函数的定义与使用虚函数的定义与使用第12页，讲稿共30张，创作于星期日6.2.1 6.2.1 为什么要引入虚函数为什么要引入虚函数 指向基类对象的指针都可以指向它的公有派生类对象，但不能指向基类对象的指针都可

13、以指向它的公有派生类对象，但不能指向它的私有派生类对象。指向它的私有派生类对象。不能将一个声明为指向派生类对象的指针指不能将一个声明为指向派生类对象的指针指向其基类的一个对象。向其基类的一个对象。声声明明为为指指向向基基类类对对象象的的指指针针，当当它它指指向向公公有有派派生生类类对对象象时时，只只能能利利用用它它来来直直接接访访问问派派生生类类中中从从基基类类继继承承来来的的成成员员，不不能能直直接接访访问问公公有派生类中特定的成员。有派生类中特定的成员。若若想想访访问问其其公公有有派派生生类类的的特特定定成成员员，可可以以将将基基类类指指针针显显式式类类型型转转换为派生类指针来实现。换为派

14、生类指针来实现。【例【例6.146.14】引入虚函数举例引入虚函数举例第13页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.1414】引入虚函数举例引入虚函数举例l#includelclassbaselpublic:lvoidwho()lcoutthisistheclassofbase!endl;lclassderive1:publicbaselpublic:lvoidwho()lcoutthisistheclassofderive1!endl;lclassderive2:publicbaselpublic:lvoidwho()lcoutthisistheclassofderive2!who(

15、);lderive1obj2;p=&obj3;lderive2obj3;p-who();lp=&obj1;(derive2*)p)-who();lp-who();obj2.who();lp=&obj2;obj3.who();lp-who();第14页，讲稿共30张，创作于星期日6.2.2 6.2.2 虚函数的定义与使用虚函数的定义与使用 1 1虚函数的定义虚函数的定义 虚虚函函数数定定义义是是在在基基类类中中进进行行的的（virtualvirtual）,虚虚函函数数提提供供了了一一种种接接口口界界面面。在在基基类类中中的的某某个个成成员员函函数数被被声声明明为为虚虚函函数数后后，在在派派生生类

16、类中中重重新新定定义义虚虚函函数数时时，都都必必须须与与基基类类中中的的原原型完全相同型完全相同。虚函数是一种非静态的成员函数，说明虚函数的方法虚函数是一种非静态的成员函数，说明虚函数的方法如下：如下：virtual virtual 类型函数名（参数表）类型函数名（参数表）第15页，讲稿共30张，创作于星期日2.2.虚函数与重载函数的关系虚函数与重载函数的关系(1)(1)重重载载函函数数要要求求函函数数有有相相同同的的函函数数名名称称，但但是是形形参参的的个个数数或或者者类类型型不不应应相相同同；而而虚虚函函数数则则要要求求函函数数名名、返返回回值值类类型型和和参数完全相同；参数完全相同；(2

17、)(2)重重载载函函数数可可以以是是成成员员函函数数或或友友员员函函数数，而而虚虚函函数数只只能能是是成成员函数；员函数；(3)(3)重重载载函函数数的的调调用用是是以以所所传传递递参参数数序序列列的的差差别别作作为为调调用用不不同同函函数数的的依依据据；虚虚函函数数是是根根据据对对象象的的不不同同去去调调用用不不同同类类的的虚虚函数；函数；(4)(4)虚函数在运行时表现出多态功能，这是虚函数在运行时表现出多态功能，这是C+C+的精髓；的精髓；而重载函数则在编译时表现出多态性。而重载函数则在编译时表现出多态性。第16页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.1515】虚函数与重载函数的关

18、系虚函数与重载函数的关系虚函数与重载函数的关系虚函数与重载函数的关系l#includevoidmain()lclassbaselbaseobj1,*ptr;lpublic:deriveobj2;lvirtualvoidf1()ptr=&obj1;lcoutf1functionofbasef1();lvirtualvoidf2()ptr-f2();lcoutf2functionofbasef3();lvirtualvoidf3()ptr=&obj2;lcoutf3functionofbasef1();lvoidf4()ptr-f2();lcoutf4functionofbasef4();l;lc

19、lassderive:publicbaselvoidf1()/仍为虚函数仍为虚函数lcoutf1functionofderive!endl;lvoidf2(intx)/丢失虚特性丢失虚特性lcoutf2functionofderiveendl;l/intf3()错误，只有返回类型不同错误，只有返回类型不同l/coutf3functionofderiveendl;lvoidf4()lcoutf4functionofderiveendl;l;第17页，讲稿共30张，创作于星期日3 3虚函数的使用虚函数的使用 定定义义一一个个基基类类的的对对象象指指针针或或引引用用便便可可使使其其在在需需要要时时指

20、指向向相相应应的的派派生生类类对对象象，可可以以调调用用该该对对象象所所对对应应的的类类中中已已被被“虚拟化虚拟化”的函数，从而实现真正的运行时的多态性。的函数，从而实现真正的运行时的多态性。【例【例6.166.16】虚函数的使用举例。虚函数的使用举例。注注意意：在在构构造造函函数数中中出出现现虚虚函函数数，虚虚函函数数的的调调用用采采用用静静态态联联编编，即即它它们们所所调调用用的的虚虚函函数数是是基基类类中中定定义义的的函函数数而而不是在任何派生类中重定义的函数。不是在任何派生类中重定义的函数。第18页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.1616】虚函数的使用举例虚函数的使用举例

21、l#includevoidmain()lclassAlAa;lpublic:Bb;lA()A*p=&b;l couttheconstructorofclassAf();lf();p-g();lvirtualvoidf()p-h();lcoutA:f()endl;a.f();lvoidg()a.g();lcoutA:g()endl;a.h();lvoidh()b.f();lcoutA:h()endl;b.g();lf();g();b.h();l;lclassB:publicAllpublic:lvoidf()lcoutB:f()endl;lvoidg()lcoutB:g()endl;l;第19页

22、，讲稿共30张，创作于星期日4.4.在构造函数和析构函数中调用虚函数在构造函数和析构函数中调用虚函数 编编译译系系统统对对构构造造函函数数和和析析构构函函数数中中调调用用虚虚函函数数采采用用静静态态联联编编，即即它它们们所所调调用用的的虚虚函函数数是是自自己己的的类类或或基基类类中中定定义义的的函函数数而而不不是是在在任任何何派派生生类类中中重定义的函数。重定义的函数。使用对象调用虚函数也采用静态联编。使用对象调用虚函数也采用静态联编。第20页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.1818】在构造函数中调用虚函数。在构造函数中调用虚函数。l#includelclassbaselpubl

23、ic:lbase()coutconstructbaseendl;lvirtualvoidvf()lcoutbase:vf()calledendl;l;lclassson:publicbaselpublic:lson()vf();lvoidg()vf();l;lclassgrandson:publicsonlpublic:lgrandson()coutconstructgrandsonendl;lvoidvf()lcoutgrandson:vf()calledn;l;lvoidmain()lgrandsongs;lgs.g();第21页，讲稿共30张，创作于星期日 6.3 6.3 纯虚函数和抽象

24、类纯虚函数和抽象类6.3.1 6.3.1 纯虚函数的概念纯虚函数的概念 纯纯虚虚函函数数是是一一种种没没有有具具体体实实现现的的特特殊殊的的虚虚函函数数。纯纯虚虚函函数的定义格式如下：数的定义格式如下：virtual virtual 类型类型(函数名函数名)()(参数表参数表)=0)=0；第22页，讲稿共30张，创作于星期日6.3.2 6.3.2 抽象类的概念抽象类的概念 1 1抽象类和具体类的概念抽象类和具体类的概念 如如果果一一个个类类至至少少有有一一个个纯纯虚虚函函数数，那那么么就就称称该该类类为抽象类为抽象类。抽抽象象类类的的主主要要作作用用是是为为其其所所组组织织的的继继承承层层次次

25、结结构构提提供供一一个个公公共共的的基基类类，其其它它类类可可以以从从它它这这里里继继承承和和实实现现接接口口，纯纯虚虚函数的实现由其具体的派生类来提供。函数的实现由其具体的派生类来提供。第23页，讲稿共30张，创作于星期日2 2对抽象类的规定对抽象类的规定(1)(1)抽抽象象类类只只能能作作为为基基类类来来派派生生新新类类，不不能能建建立立抽抽象类的对象。象类的对象。(2)2)可可以以声声明明指指向向抽抽象象类类的的指指针针和和引引用用，此此指指针针可可以以指向它的公有派生类，进而实现多态性。指向它的公有派生类，进而实现多态性。第24页，讲稿共30张，创作于星期日l【例【例6.6.2020】

26、计算各类形状的总面积计算各类形状的总面积l#includefloattotal(shape*s,intn)lclassshape/抽象类的定义抽象类的定义lpublic:floatsum=0;lvirtualfloatarea()=0;for(inti=0;iarea();lprotected:returnsum;lfloath,w;lpublic:voidmain()ltriangle(floathh,floatww)lh=hh;w=ww;shape*s4;lfloatarea()s0=newtriangle(3,4);lreturnh*w*0.5;s1=newrectangle(2,4);

27、lclassrectangle:publictriangle/矩形类矩形类s2=newcircle(5);lpublic:s3=newcircle(8);lrectangle(floath,floatw):triangle(h,w)floatsum=total(s,4);lfloatarea()coutsumendl;lreturnh*w;lclasscircle:publicshape/圆类圆类lprivate:lfloatradius;lpublic:lcircle(floatr)radius=r;lfloatarea()lreturnradius*radius*3.14;第25页，讲稿共

28、30张，创作于星期日6.4 6.4 虚析构函数虚析构函数 如果一个基类的析构函数被说明为虚函数，则它如果一个基类的析构函数被说明为虚函数，则它的派生类的析构函数无论是否使用的派生类的析构函数无论是否使用virtualvirtual进行说明，进行说明，都自动成为虚析构函数。都自动成为虚析构函数。虚析构函数的声明语法如下：虚析构函数的声明语法如下：virtual virtual 类名类名【例【例6.6.2121】虚析构函数的使用虚析构函数的使用第26页，讲稿共30张，创作于星期日l#includevoidmain()l#includelclassbasebase*px=newderive(5,7,

29、base,derive);lchar*p;deletepx;lpublic:lbase(intsz,char*bptr)lp=newcharsz;lstrcpy(p,bptr);lcoutconstructorbaseendl;lvirtualbase()ldeletep;lcoutdestructorbasen;l;lclassderive:publicbaselchar*pp;lpublic:lderive(intsz1,intsz2,char*bp,char*dptr):base(sz1,bp)lpp=newcharsz2;lstrcpy(pp,dptr);lcoutconstructo

30、rderiveendl;lderive()ldeletepp;lcout =!=4.4.现现有有一一个个学学校校管管理理系系统统，在在其其中中包包含含的的处处理理信信息息有有三三方方面面，即即教教师师、学学生生和和职职工工。利利用用一一个个菜菜单单来来实实现现对对它它们们的的操作。要求使用虚函数。操作。要求使用虚函数。5.5.分析下列程序的输出结果。分析下列程序的输出结果。第28页，讲稿共30张，创作于星期日习习 题题 (2)(2)6 6编编写写程程序序，计计算算汽汽车车运运行行的的时时间间，首首先先建建立立基基类类carcar，其其中中含含有有数数据据成成员员distancedistance

31、存存储储两两点点间间的的距距离离。假假定定距距离离以以英英里里计计算算，速速度度为为每每小小时时8080英英里里，使使用用虚虚函函数数travel_time()travel_time()计计算算并并显显示示通通过过这这段段距距离离的的时时间间。在在派派生生类类kilometrekilometre中中，假假定定距距离离以以千千米米计计算算，速速度度为为每每小小时时120120千千米米，使使用用函函数数travel_timetravel_time()()计算并显示通过这段距离的时间。计算并显示通过这段距离的时间。7 7编编一一个个程程序序，分分别别用用成成员员函函数数和和友友元元重重载载运运算算符

32、符“+”和和“-”，将将两两个个二二维维数数组组相相加加和和相相减减，要要求求第第一一个个二二维维数数组组的的值值由由构构造造函函数数设设置置，另另一一个个二维数组的值由键盘输入。二维数组的值由键盘输入。8.8.对含有时、分、秒的时间编程设计对含有时、分、秒的时间编程设计+、-运算符的重载。运算符的重载。9 9设计一个设计一个animalanimal基类和它的派生类基类和它的派生类tigertiger、sheepsheep，实现虚函数。，实现虚函数。1010有有三三角角形形、正正方方形形和和圆圆形形三三种种图图形形，求求它它们们各各自自的的面面积积。可可以以从从它它们们中中抽抽象象出出一一个个基基类类，在在基基类类中中声声明明一一个个虚虚函函数数，用用来来求求面面积积，并并利利用用单单界面、多实现版本设计各个图形求面积的方法。界面、多实现版本设计各个图形求面积的方法。第29页，讲稿共30张，创作于星期日感谢大家观看第30页，讲稿共30张，创作于星期日