C++面向对象程序设计课件.pptx

1、1虚函数2虚拟表3虚机制的作用4虚函数的访问5纯虚函数和抽象类内容虚机制的引入虚机制的引入class Shapepublic:void Show()const cout“面积是:”Area()endl;float Area()const return 0;class Rectangle:public Shape public:Rectangle(float w,float h)mWidth=w;mHeight=h;float Area()const return mWidth*mHeight;private:float mWidth,mHeight;class Circle:public Sh

2、ape public:Circle(float r):mRadius(r)float Area()const return mRadius*mRadius*3.14;private:float mRadius;main()Rectangel rect(1,2);Circle cir(1);Shape&sp1=rect;Shape&sp2=cir;sp1.Show();/输出是输出是0,为什么为什么?sp2.Show();/输出是输出是0,为什么为什么?静态编联与动态编联静态编联与动态编联u静态编联(早绑定，静态绑定)：u编译期间就决定了程序运行时将具体调用哪个函数体函数体。即使没有主程序，也能

3、知道程序中各个函数体函数体之间的调用关系。u例上页：Shape&sp1=rect;sp1.Show();u动态编联(晚绑定，动态绑定):u在运行期间，决定具体调用哪个函数体函数体。u动态编联的实现 u多种方式u虚机制（使用虚拟函数和虚拟函数表）使用虚函数使用虚函数(例例)class Shapepublic:virtual Shape()void Show()const cout“面积是:”Area()endl;virtual float Area()const return 0;class Rectangle:public Shape public:Rectangle(float w,floa

4、t h)mWidth=w;mHeight=h;virtual float Area()const return mWidth*mHeight;private:float mWidth,mHeight;class Circle:public Shape public:Circle(float r):mRadius(r)virtual float Area()const return mRadius*mRadius*3.14;private:float mRadius;main()Rectangel rect(1,2);Circle cir(1);Shape&sp1=rect;Shape&sp2=

5、cir;sp1.Show();/正确正确输出输出2 sp2.Show();/正确正确输出输出3.14 虚函数的声明和定义虚函数的声明和定义u虚函数的格式(必须是非静态成员函数)u声明：virtual 返回类型 函数名(参数列表)const;u定义：同一般成员函数u虚函数说明：u必须是成员函数u静态成员函数和构造函数、拷贝构造函数不能是虚的u析构函数可以是虚的u若类中有其它虚函数，那么析构函数也应该是虚的u赋值函数通常不定义为虚的u虚函数可以带const修饰，也可以不带u访问控制可以任意(public、protected、private）派生类中的虚函数派生类中的虚函数u通常采用public继承

6、方式u继承自基类的虚函数（除虚的析构函数）u若基类的析构函数是虚的，那么派生类中的析构函数也是虚的u派生类中新的虚函数u派生类override基类中的虚函数（也称复写、重写）l 函数名字同基类中虚函数的名字l virtual关键字可省略l 返回类型必须与基类中虚函数的返回类型相同或相容l 可能会隐藏基类基类中重载的虚函数(overwrite,hide)class Parent public:virtual Parent();virtulal void F();int Normal();protected:virtual Parent*G();class Child:public Parent

7、public:Child()void F();protected:Child*G();子类中的虚函数子类中的虚函数(例例)class Parent public:Parent();virtual Parent()void F();virtual void G();protected:virtual void K();class Child:public Parent public:Child();Child()void Other();void G();protected:void H();Parent类的3个虚函数：1.Parent:Parent()2.Parent:G()4.Parent:

8、K()Child类的4个虚函数：1.Child:Child()2.Child:G()/Child中Override基类的G()3.Parent:K()/继承自父类的K()4.Child:H()/子类中新定义的H()虚函数表虚函数表(例例)Parent类的3个虚函数：1.Parent:Parent()2.Parent:G()4.Parent:K()Child类的4个虚函数：1.Child:Child()2.Child:G()/Child中Override基类的G()3.Parent:K()/继承自父类的K()4.Child:H()/子类中新定义的H()Parent类的虚函数表Child类的虚函数

9、表虚函数表虚函数表(虚拟表、虚表、虚拟表、虚表、VTable)u虚函数表：u一个指针数组，各元素存放对应虚函数的入口地址u说明：u要求对应的类中至少有一个虚函数u一个类至多有一个虚拟表，同一个类的不同对象共享该虚拟表u首次创建该类实例对象时，在内存中同时创建该类的虚拟表u按照函数顺序的序号依次存放入口地址vptr 与与虚拟表虚拟表(例例)class Shapepublic:virtual Shape()void Show()const cout“面积是:”Area()Show();/正确正确输出输出9.42 delete pCircle;class Rectangle:public Shape

10、 public:Rectangle(float w,float h)mWidth=w;mHeight=h;virtual float Area()const return mWidth*mHeight;private:float mWidth,mHeight;vptr与虚拟表与虚拟表rect栈区main()Rectangle rect(1,2);Shape&rRect =rect;Shape *pCircle=new Circle(3);rRect.Show();/正确正确输出输出2 pCircle-Show();/正确正确输出输出9.42 delete pCircle;堆区程序区虚函数的作用

11、机制虚函数的作用机制-变量的静态类型和动态类型变量的静态类型和动态类型u静态类型：在编译期间，可以确定的变量类型 如：Child child；l 指针型：Parent *pObj=&child;l 引用型：Parent&obj=child；l 对象型：Parent obj=child；/对象型中obj的静态、动态一致u动态类型：在运行时，才可以确定的、对应于变量的真实类型main()Rectangle rect(1,2);Shape&sh1 =rect;Shape *psh2=new Circle(3);rect.Show();sh1.Show();/正确输出2 psh2-Show();/正确

12、输出9.42 delete psh2;void userFunc(const Shape&);userFunc(rect);void userFunc(const Shape&sh)sh.Show();.虚函数的作用机制虚函数的作用机制-函数调用的编译函数调用的编译编译过程(以p-Func()为例)l 确定p的静态类型，如A*l 在A类中，寻找名字为Func，且参数可以匹配的函数l 若找不到，编译错误。l 若找到，该函数为virtual函数吗？l 若不是，编译成p-A:Func();l 若是虚函数，采用动态编联，从而编译成(*p-vptr)index(void*)p);，即在运行时，根据vpt

13、r中的函数入口地址，选择执行函数。若希望pObj-Func();或 obj.Func();合法，必须有：u pObj/obj的静态类型中必须有匹配的函数Func；u 即使匹配的Func，永远不被调用，也要有虚函数作用机制虚函数作用机制(例例1)class A public:virtual A()virtual void f2();virtual void g();class B:public A public:virtual void f1();virtual void f2();virtual void f3();p1-f2()编译成编译成(*p1-vprt)1(void*)p1)p1-g(

14、)编译成编译成(*p1-vprt)2(void*)p1)p2-f2()编译成编译成(*p2-vprt)1(void*)p2)p2-g()编译成编译成(*p2-vprt)2(void*)p2)delete p2编译成编译成.;(*p2-vprt)0(void*)p2)delete p1编译成编译成.;(*p1-vprt)0(void*)p1)A *p1=new A;p1-f2();p1-g();p1-f1();A*p2=new B;p2-f2();p2-g();p2-f1();delete p2;delete p1;/A类的虚拟表类的虚拟表&A:A()&A:f2()&A:g()/B类的虚拟表类的

15、虚拟表&B:B()&B:f2()&A:g()&B:f1()&B:f3()vptrvptr虚函数作用机制虚函数作用机制(例例2)class Date public:Date(int y,int m,int d);virtual Date()bool IsLeap()const;virtual void Display()const protected:int mYear;int mMonth;int mDay;class ChinaDate:public Date public:ChinaDate(int y,int m,int d):Date(y,m,d)virtual void Displa

16、y()const coutmYear“年年”；coutmMonth“月月”;coutmDay“日日”endl;protected:/other;class UsaDate:public Date public:UsaDate(int y,int m,int d):Date(y,m,d)virtual void Display()const coutmMonth“/”;coutmDay“/”;coutmYearDisplay();/12/31/2008delete pDate1;Date*pDate2=new ChinaDate(2008,12,31);pDate2-Display();/200

17、8年年12月月31日日delete pDate2;虚函数作用机制虚函数作用机制(例例3)class Shapepublic:virtual Shape()void Show()const cout“面积是:”Area()Show();/正确正确输出输出9.42 delete pCircle;class Rectangle:public Shape public:Rectangle(float w,float h)mWidth=w;mHeight=h;virtual float Area()const return mWidth*mHeight;private:float mWidth,mHei

18、ght;虚函数作用机制虚函数作用机制(例例4)Date应用例子:Date*p=new ChinaDate(2008,12,31);p-Display();delete p;或 void Func(Date*p)p-Display();int main()Date*p=new UsaDate(2008,12,31);Func(p);/输出 12/31/2008 delete p;p =new ChinaDate(2008,12,31);Func(p);/输出 2008年12月31日 delete p;虚函数的访问虚函数的访问u虚函数中访问的非虚函数静态编联，使用本地版本u非虚函数中访问的虚函数动

19、态编联u虚函数中访问的虚函数动态编联u构造函数和虚函数l 构造函数不能为虚函数l 调用的虚函数采用静态编联，使用本地版本u析构函数和虚函数l 析构函数可以为虚函数l 若类中含有虚函数，那么析构函数也应为虚函数.l 调用的虚函数采用静态编联，使用本地版本class A public:virtual A()virtual void f()g();virtual void g()k();void k();class B:public A public:virtual void f()g();k();void k()h();void h();A*p1=new A;p1-X();A*p2=new B;p

20、2-X();构造构造/析构函数调用本地版本的虚函数析构函数调用本地版本的虚函数class A public：A():mA(100)f();virtual A()f();virtual void f()cout mA;private:int mA;；class B:pulic Apublic：B():mB(200)virtual B()f();virtual void f()coutmB;private:int mB;；uB b;：先构造父类A，调用本地的f(),即A:f()uB b;:释放时，先析构B类，执行B:B()；然后 要析构A类，需要执行A:A（）,只能调 用本地的f()，即A:f()

21、;虚函数的访问虚函数的访问(例例)class Base public:Base()vf();virtual Base()vf();virtual void vf()cout“Base:vf()”endl;virtual void vg()cout“Base:vg()”endl;vf();nvh();void nvh()cout“Base:nvh()”endl;vf();class Derived:public Base public:Derived()vf();virtual Derived()vf();virtual void vf()cout“Derived:vf()”endl;void

22、nvh()cout“Derived:nvh”vf();p-vg();p-nvh();delete p;抽象类和具体类抽象类和具体类u 抽象类和具体类l 抽象类：不能被实例化l 具体类：可以实例化u 纯虚函数(一定是成员函数)l 格式:virtual ReturnType Func(.)const=0;l 抽象类:含有一个或多个纯虚函数。l 纯抽象类：除静态、构造、析构等函数均为纯虚函数.l 纯虚定义:对纯虚函数给出缺省实现(定义)u C+中的接口类l 是纯抽象类，且没有任何数据成员。u 抽象的派生类抽象类抽象类(例例)class Shape1 /抽象类public:virtual Shape1

23、()void Show()const cout“面积是:”Area()endl;virtual float Area()const=0;class IAreable /接口类public:virtual IAreable()virtual float Area()const=0;class Polygon:public Shape1 ;/可以仍是抽象类class Rectangle:public Shape1 /具体类 public:virtual float Area()const ;class Farm:public IAreable /具体类 public:virtual float A

24、rea()const .;/派生接口类class ICountry:public IAreable public:virtual int Population()const=0;class IClonable /接口类public:virtual IClonable();RTTI(Run Time Type Indentify)和和typeid、dynamic_cast操作操作dynamic_cast(exp)l T只能是指针或引用型l 若T为指针，成功则返回T类型指针；失败返回NULL.l 若T为引用，成功则返回T类型引用；失败产生bad_cast异常。l 例：class A ;class

25、B:public A ;class C:pubilc A ;A*p1=new B;A*p2=new C;B*pb=dynamic_cast(p1);/成功pb非空if(pb)pb-Func();B&b=dynamic_cast(*p1);/成功则继续，失败则产生异常b.Func()；typeid(exp)或 typeid(type_name)，返回 const type_info 对象lexp是指针,则返回静态类型对应的；lexp是类类型(对象/引用),且含有虚函数，则返回动态类型对应的。l例class A/*含虚函数*/;class B:public A ;class C:public A ;A*p1=new B;typeid(p1)=typeid(A*)/TRUE typeid(p1)=typeid(B*)/FALSEtypeid(*p1)=typeid(A)/FALSEtypeid(*p1)=typeid(B)/TRUE