1、1,第八章 多態(tài)性,清華大學 鄭 莉,C+語言程序設計,2,本章主要內(nèi)容,多態(tài)性 運算符重載 虛函數(shù) 純虛函數(shù) 抽象類,3,多態(tài)性的概念,多態(tài)性是面向對象程序設計的重要特征之一。 多態(tài)性是指發(fā)出同樣的消息被不同類型的對象接收時有可能導致完全不同的行為。 多態(tài)的實現(xiàn)： 函數(shù)重載 運算符重載 虛函數(shù),4,問題舉例復數(shù)的運算,class complex/復數(shù)類聲明 public: complex(double r=0.0,double i=0.0) /構造函數(shù) real=r; imag=i; void display();/顯示復數(shù)的值 private: double real; double im

2、ag; ;,運算符重載,5,問題舉例復數(shù)的運算,用“+”、“-”能夠實現(xiàn)復數(shù)的加減運算嗎？ 實現(xiàn)復數(shù)加減運算的方法 重載“+”、“-”運算符,運算符重載,6,運算符重載的實質,運算符重載是對已有的運算符賦予多重含義 必要性 C+中預定義的運算符其運算對象只能是基本數(shù)據(jù)類型，而不適用于用戶自定義類型（如類） 實現(xiàn)機制 將指定的運算表達式轉化為對運算符函數(shù)的調(diào)用，運算對象轉化為運算符函數(shù)的實參。 編譯系統(tǒng)對重載運算符的選擇，遵循函數(shù)重載的選擇原則。,運算符重載,7,運算符重載,規(guī)則和限制,可以重載C+中除下列運算符外的所有運算符：. .* : ?: 只能重載C+語言中已有的運算符，不可臆造新的。

3、不改變原運算符的優(yōu)先級和結合性。 不能改變操作數(shù)個數(shù)。 經(jīng)重載的運算符，其操作數(shù)中至少應該有一個是自定義類型。,8,兩種形式,重載為類成員函數(shù)。 重載為友元函數(shù)。,運算符重載,9,運算符函數(shù),聲明形式 函數(shù)類型 operator 運算符（形參） . 重載為類成員函數(shù)時 參數(shù)個數(shù)=原操作數(shù)個數(shù)-1（后置+、-除外） 重載為友元函數(shù)時 參數(shù)個數(shù)=原操作數(shù)個數(shù)，且至少應該有一個自定義類型的形參。,運算符重載,10,運算符成員函數(shù)的設計,雙目運算符 B 如果要重載 B 為類成員函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式 oprd1 B oprd2，其中 oprd1 為A 類對象，則 B 應被重載為 A 類的成員函數(shù)，形

4、參類型應該是 oprd2 所屬的類型。 經(jīng)重載后，表達式 oprd1 B oprd2 相當于 oprd1.operator B(oprd2),運算符重載,11,運算符重載,例 8.1,將“+”、“-”運算重載為復數(shù)類的成員函數(shù)。 規(guī)則: 實部和虛部分別相加減。 操作數(shù): 兩個操作數(shù)都是復數(shù)類的對象。,#include using namespace std; class complex/復數(shù)類聲明 public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0)real=r;imag=i; /構造函數(shù) complex operator + (complex c2)

5、; /+重載為成員函數(shù) complex operator - (complex c2); /-重載為成員函數(shù) void display();/輸出復數(shù) private:/私有數(shù)據(jù)成員 double real;/復數(shù)實部 double imag;/復數(shù)虛部 ;,12,complex complex:operator +(complex c2) /重載函數(shù)實現(xiàn) complex c; c.real=c2.real+real; c.imag=c2.imag+imag; return complex(c.real,c.imag); ,13,complex complex:operator -(compl

6、ex c2) /重載函數(shù)實現(xiàn) complex c; c.real=real-c2.real; c.imag=imag-c2.imag; return complex(c.real,c.imag); ,14,void complex:display() cout(real,imag)endl; void main() /主函數(shù) complex c1(5,4),c2(2,10),c3; /聲明復數(shù)類的對象 coutc1=; c1.display(); coutc2=; c2.display(); c3=c1-c2;/使用重載運算符完成復數(shù)減法 coutc3=c1-c2=; c3.display()

7、; c3=c1+c2;/使用重載運算符完成復數(shù)加法 coutc3=c1+c2=; c3.display(); ,15,程序輸出的結果為： c1=(5,4) c2=(2,10) c3=c1-c2=(3,-6) c3=c1+c2=(7,14),16,17,運算符成員函數(shù)的設計,前置單目運算符 U 如果要重載 U 為類成員函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式 U oprd，其中 oprd 為A類對象，則 U 應被重載為 A 類的成員函數(shù)，無形參。 經(jīng)重載后，表達式 U oprd 相當于 oprd.operator U(),運算符重載,18,運算符成員函數(shù)的設計,后置單目運算符 +和- 如果要重載 +或-為類成員

8、函數(shù)，使之能夠實現(xiàn)表達式 oprd+ 或 oprd- ，其中 oprd 為A類對象，則 +或- 應被重載為 A 類的成員函數(shù)，且具有一個 int 類型形參。 經(jīng)重載后，表達式 oprd+ 相當于 oprd.operator +(0),運算符重載,19,例8.2,運算符前置+和后置+重載為時鐘類的成員函數(shù)。 前置單目運算符，重載函數(shù)沒有形參，對于后置單目運算符，重載函數(shù)需要有一個整型形參。 操作數(shù)是時鐘類的對象。 實現(xiàn)時間增加1秒鐘。,運算符重載,/8_2.cpp #include using namespace std; class Clock/時鐘類聲明 public:/外部接口 Clock

9、(int NewH=0, int NewM=0, int NewS=0); void ShowTime(); Clock,20,Clock ,21,/后置單目運算符重載 Clock Clock:operator +(int) /注意形參表中的整型參數(shù) Clock old=*this; +(*this); return old; ,22,/其它成員函數(shù)的實現(xiàn)略 void main() Clock myClock(23,59,59); coutFirst time output:; myClock.ShowTime(); coutShow myClock+:; (myClock+).ShowTim

10、e(); coutShow +myClock:; (+myClock).ShowTime(); ,23,程序運行結果為： First time output: 23:59:59 Show myClock+: 23:59:59 Show +myClock: 0:0:1,24,25,運算符友元函數(shù)的設計,如果需要重載一個運算符，使之能夠用于操作某類對象的私有成員，可以此將運算符重載為該類的友元函數(shù)。 函數(shù)的形參代表依自左至右次序排列的各操作數(shù)。 后置單目運算符 +和-的重載函數(shù)，形參列表中要增加一個int，但不必寫形參名。,運算符重載,26,運算符友元函數(shù)的設計,雙目運算符 B重載后，表達式opr

11、d1 B oprd2 等同于operator B(oprd1,oprd2 ) 前置單目運算符 B重載后，表達式 B oprd 等同于operator B(oprd ) 后置單目運算符 +和-重載后，表達式 oprd B 等同于operator B(oprd,0 ),運算符重載,27,例8-3,將+、-（雙目）重載為復數(shù)類的友元函數(shù)。 兩個操作數(shù)都是復數(shù)類的對象。,運算符重載,#include using namespace std; class complex/復數(shù)類聲明 public:/外部接口 complex(double r=0.0,double i=0.0) real=r; imag=

12、i; /構造函數(shù) friend complex operator + (complex c1,complex c2);/運算符+重載為友元函數(shù) friend complex operator - (complex c1,complex c2);/運算符-重載為友元函數(shù) void display();/顯示復數(shù)的值 private:/私有數(shù)據(jù)成員 double real; double imag; ;,28,complex operator +(complex c1,complex c2)/運算符重載友元函數(shù)實現(xiàn) return complex(c2.real+c1.real, c2.imag+c

13、1.imag); complex operator -(complex c1,complex c2)/運算符重載友元函數(shù)實現(xiàn) return complex(c1.real-c2.real, c1.imag-c2.imag); / 其它函數(shù)和主函數(shù)同例8.1,29,30,靜態(tài)綁定與動態(tài)綁定,綁定 程序自身彼此關聯(lián)的過程，確定程序中的操作調(diào)用與執(zhí)行該操作的代碼間的關系。 靜態(tài)綁定（靜態(tài)聯(lián)編） 聯(lián)編工作出現(xiàn)在編譯階段，用對象名或者類名來限定要調(diào)用的函數(shù)。 動態(tài)綁定 聯(lián)編工作在程序運行時執(zhí)行，在程序運行時才確定將要調(diào)用的函數(shù)。,#include using namespace std; class P

14、oint 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; ;,靜態(tài)綁定例,31,Rectangle:Rectangle(double i, double j, dou

15、ble k, double l) :Point(i,j) w=k; h=l; void fun(Point 運行結果： Area=0,32,#include using namespace std; class Point public: Point(double i, double j) x=i; y=j; virtual double Area() const return 0.0; private: double x, y; ; class Rectangle:public Point public: Rectangle(double i, double j, double k, dou

16、ble l); virtual double Area() const return w*h; private: double w,h; ; /其它函數(shù)同例 8.8,動態(tài)綁定例,33,void fun(Point 運行結果: Area=375,34,35,虛函數(shù),虛函數(shù)是動態(tài)綁定的基礎。 是非靜態(tài)的成員函數(shù)。 在類的聲明中，在函數(shù)原型之前寫virtual。 virtual 只用來說明類聲明中的原型，不能用在函數(shù)實現(xiàn)時。 具有繼承性，基類中聲明了虛函數(shù)，派生類中無論是否說明，同原型函數(shù)都自動為虛函數(shù)。 本質：不是重載聲明而是覆蓋。 調(diào)用方式：通過基類指針或引用，執(zhí)行時會根據(jù)指針指向的對象的類，決

17、定調(diào)用哪個函數(shù)。,虛 函 數(shù),36,例 8.4,#include using namespace std; class B0/基類B0聲明 public:/外部接口 virtual void display() /虛成員函數(shù) coutB0:display()endl; ; class B1: public B0/公有派生 public: void display() coutB1:display()endl; ; class D1: public B1/公有派生 public: void display() coutD1:display()endl; ;,虛 函 數(shù),void fun(B0 *

18、ptr)/普通函數(shù) ptr-display(); void main()/主函數(shù) B0 b0, *p;/聲明基類對象和指針 B1 b1;/聲明派生類對象 D1 d1;/聲明派生類對象 p=/調(diào)用派生類D1函數(shù)成員 ,運行結果： B0:display() B1:display() D1:display(),37,38,虛析構函數(shù),何時需要虛析構函數(shù)？ 當你可能通過基類指針刪除派生類對象時 如果你打算允許其他人通過基類指針調(diào)用對象的析構函數(shù)（通過delete這樣做是正常的），并且被析構的對象是有重要的析構函數(shù)的派生類的對象，就需要讓基類的析構函數(shù)成為虛擬的。,虛 函 數(shù),39,抽象類,帶有純虛函數(shù)的類稱為抽象類: class 類名 virtual 類型 函數(shù)名(參數(shù)表)