第6章 多态性与虚函数

6.1 多态性概述 所谓多态性就是不同对象收到相同的消息时，产生不同的动作。 直观地说，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，从而可以使用相同的调用方式来调用这些具有不同功能的同名函数。

6.1.1 多态的分类 C++中的多态性可以分为四类: 参数多态 包含多态 重载多态 强制多态。 前面两种统称为通用多态，而后面两种统称为专用多态。

6.1.2多态的实现 多态从实现的角度来讲可以划分为两类:编译时的多态和运行时的多态。 编译时的多态是通过静态联编来实现的。静态联编就是在编译阶段完成的联编。编译时多态性主要是通过函数重载和运算符重载实现的。 运行时的多态是用动态联编实现的。动态联编是运行阶段完成的联编。运行时多态性主要是通过虚函数来实现的。

6.2 虚函数 虚函数提供了一种更为灵活的多态性机制。虚函数允许函数调用与函数体之间的联系在运行时才建立，也就是在运行时才决定如何动作，即所谓的动态联编。 6.2.1 虚函数的引入

例6.1 虚函数的引例1。 #include<iostream.h> class A{ public: void show(){ cout<<"A"; } }; class B:public A { void show(){ cout<<"B"; } main() { A a,*pc; B b; pc=&a; pc->show(); pc=&b; pc->show(); return 0; }

6.2.2 虚函数的作用和定义 1.虚函数的作用 虚函数同派生类的结合可使C++支持运行时的多态性，实现了在基类定义派生类所拥有的通用接口，而在派生类定义具体的实现方法，即常说的“同一接口，多种方法”，它帮助程序员处理越来越复杂的程序。

例6.3 虚函数的作用。 #include<iostream.h> class Base { public: Base(int x,int y) { a=x; b=y; } virtual void show() //定义虚函数show() { cout<<"Base----------\n"; cout<<a<<" "<<b<<endl;} private: int a,b; }; class Derived : public Base { Derived(int x,int y,int z):Base(x,y){c=z; } void show() //重新定义虚函数show() { cout<< "Derived---------\n"; cout<<c<<endl;} int c; };

void main() { Base mb(60,60),*pc; Derived mc(10,20,30); pc=&mb; pc->show(); //调用基类Base的show()版本 pc=&mc; pc->show(); //调用派生类Derived的show()版本 } 程序运行结果如下: Base--------- 60 60 Derived-------- 30

2. 虚函数的定义 定义虚函数的方法如下: virtual 函数类型 函数名(形参表) { // 函数体 }

例6.4 虚函数的定义举例。 #include<iostream.h> class Grandam { public: virtual void introduce_self() // 定义虚函数introduce_self() { cout<<"I am grandam."<<endl; } }; class Mother:public Grandam { void introduce_self() // 重新定义虚函数introduce_self() { cout<<"I am mother."<<endl;} class Daughter:public Mother { { cout<<"I am daughter."<<endl;}

void main() { Grandam *ptr; Grandam g; Mother m; Daughter d; ptr=&g; ptr->introduce_self();//调用基类Grandam的introduce_self() ptr=&m; ptr->introduce_self();// 调用派生类Mother的introduce_self() ptr=&d; ptr->introduce_self(); //调用派生类 // Daughter的introduce_self() }

6.2.4虚函数与重载函数的关系 在一个派生类中重新定义基类的虚函数是函数重载的另一种形式，但它不同于一般的函数重载。 ◆ 普通的函数重载时，其函数的参数或参数类型必须有所不同，函数的返回类型也可以不同。 ◆ 当重载一个虚函数时，也就是说在派生类中重新定义虚函数时，要求函数名、返回类型、参数个数、参数的类型和顺序与基类中的虚函数原型完全相同。 ◆ 如果仅仅返回类型不同，其余均相同，系统会给出错误信息; ◆若仅仅函数名相同，而参数的个数、类型或顺序不同，系统将它作为普通的函数重载，这时将丢失虚函数的特性。

6.3 纯虚函数和抽象类 6.3.1 纯虚函数 纯虚函数是一个在基类中说明的虚函数，它在该基类中没有定义，但要求在它的派生类中必须定义自己的版本，或重新说明为纯虚函数。 纯虚函数的定义形式如下: virtual 函数类型 函数名(参数表)=0;

例6.9纯虚函数的使用。 #include<iostream.h> class Circle { public: void setr(int x){ r=x; } virtual void show()=0; // 纯虚函数 protected: int r; }; class Area:public Circle{ void show(){ cout<<"Area is "<<3.14*r*r<<endl;} }; // 重定义虚函数show( ) class Perimeter:public Circle{ void show(){cout<<"Perimeter is "<<2*3.14*r<<endl;} }; // 重定义虚函数show( )

void main() { Circle *ptr; Area ob1; Perimeter ob2; ob1.setr(10); ob2.setr(10); ptr=&ob1; ptr->show(); ptr=&ob2; }

6.3.2 抽象类 如果一个类至少有一个纯虚函数，那么就称该类为抽象类。 6.3.2 抽象类 如果一个类至少有一个纯虚函数，那么就称该类为抽象类。 抽象类只能作为其他类的基类来使用，不能建立抽象类对象，其纯虚函数的实现由派生类给出。