（中職）編程語言基礎(chǔ)-C++模塊9教學(xué)課件

1、YCF正版可修改PPT（中職）編程語言基礎(chǔ)-C+模塊9教學(xué)課件模塊9多態(tài)與虛函數(shù)任務(wù)1多態(tài)概述任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編任務(wù)3虛函數(shù)返回任務(wù)1多態(tài)概述9. 1 .1 多態(tài)的概念多態(tài)就是通過類的繼承，使得同一個函數(shù)可以根據(jù)調(diào)用它的對象的類型不同作出不同的響應(yīng)。它與繼承和重載共同構(gòu)成了面向?qū)ο蟮娜缶幊烫匦浴?多態(tài)是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，虛函數(shù)的使用本質(zhì)就是將派生類類型的指針賦給基類類型的指針，虛函數(shù)被調(diào)用時會動態(tài)的判斷調(diào)用對象的類型，從而給出相應(yīng)的響應(yīng)。9. 1. 2多態(tài)的應(yīng)用下面通過一個例子來說明關(guān)于多態(tài)的應(yīng)用。下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述【例9一1】設(shè)計(jì)車輛類Vehicle，提供成員函數(shù)drive表

2、示開車，定義drive為純虛函數(shù);派生轎車Car類，提供成員函數(shù)drive表示開轎車;派生卡車Truck類，提供成員函數(shù)drive表示開卡車;Car類和Truck類都繼承Vehicle類。Vehicle類提供一個純虛函數(shù)drive:表示開車。 定義Vehicle類，成員函數(shù)drive()為純虛函數(shù)。上一頁下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述上一頁下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述上一頁下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述實(shí)例化一個Car類的對象和一個Truck類的對象，先各自調(diào)用各自的drive()函數(shù)，然后將Car類和Truck類對象的指針分別賦給一個指向Vehicle類的指針，再次調(diào)用driver()函數(shù)，比較結(jié)果。上一頁

3、下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述上一頁下一頁返回任務(wù)1多態(tài)概述運(yùn)行結(jié)果為:啟動轎車!啟動卡車!-啟動轎車!啟動卡車! 觀察函數(shù)dirver，就會發(fā)現(xiàn)它并沒有對傳遞來的參數(shù)進(jìn)行判斷，而是直接調(diào)用成員函數(shù)drive，至于是哪個類的成員函數(shù)，則是在執(zhí)行程序的時候確定的。下一次如果又添加了繼承VelllC;le類的新的子類，函數(shù)drive:一也不需要更改，只要新的繼承子類重寫了drive函數(shù)，drive:就可以調(diào)用到它。上一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編在C+中，多態(tài)性主要是通過函數(shù)重載實(shí)現(xiàn)的。重載函數(shù)是指程序中對同名函數(shù)進(jìn)行調(diào)用時，編譯器會根據(jù)函數(shù)參數(shù)的類型和個數(shù)，決定該調(diào)用哪一段函數(shù)代碼來處理這個函數(shù)調(diào)用

4、。這種把函數(shù)調(diào)用與適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)代碼相對應(yīng)的動作，叫做聯(lián)編(binding) 聯(lián)編分為靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編。在編譯階段決定執(zhí)行哪個同名的被調(diào)用函數(shù)，這稱為靜態(tài)聯(lián)編。而在編譯階段不能決定執(zhí)行哪個同名的被調(diào)用函數(shù)，只在執(zhí)行階段才能依據(jù)要處理的對象類型來決定執(zhí)行哪個類的成員函數(shù)，這叫動態(tài)聯(lián)編。下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編多態(tài)性一也分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)多態(tài)性是指定義在一個類或一個函數(shù)中的同名函數(shù)，它們可根據(jù)參數(shù)表(類型及個數(shù))區(qū)別，并通過靜態(tài)聯(lián)編實(shí)現(xiàn)，例如在一個類中定義的不同參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)以及運(yùn)算符重載等，這些內(nèi)容在前面都有介紹。動態(tài)多態(tài)性是指定義在一個類層次的不同類中的重載函數(shù)，它們一般具有相同

5、的參數(shù)表，因而要根據(jù)指針指向的對象所在類來區(qū)別，它通過動態(tài)聯(lián)編實(shí)現(xiàn)。 為了進(jìn)一步講述靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編的區(qū)別，我們通過一個例子說明。上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編【例9 -2】以下程序用于計(jì)算并顯示大學(xué)生和研究生的學(xué)費(fèi)。上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編本例設(shè)計(jì)了一個student類，其中的calfee()函數(shù)用于輸人一個大學(xué)生的學(xué)號和姓名并

6、計(jì)算學(xué)費(fèi)，disp()用于顯示大學(xué)生的學(xué)費(fèi)。graduate類是從student類派生的，其中的calfee()函數(shù)用于輸人一個研究生的學(xué)號和姓名并計(jì)算學(xué)費(fèi)，disp()用于顯示研究生的學(xué)費(fèi)。在main()函數(shù)中，定義了一個student對象s1和一個graduate對象s2。當(dāng)調(diào)用fn ( s1)函數(shù)時，希望輸出大學(xué)生s1的學(xué)費(fèi);調(diào)用fn ( s2)函數(shù)時，希望輸出研究生s2的學(xué)費(fèi)。本程序的一次執(zhí)行結(jié)果如下:大學(xué)生收費(fèi) 學(xué)號:1上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編娃名:下艷學(xué)費(fèi):4800住宿費(fèi):1100 書報費(fèi):400 其他:200 點(diǎn)費(fèi)用:(i500研究生收費(fèi) 學(xué)縣:120上一頁下一頁

7、返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編 姓名:張軍 學(xué)費(fèi):4800 住宿費(fèi):1100 書報費(fèi):400 其他:200 總費(fèi)用:6500上一頁下一頁返回任務(wù)2靜態(tài)聯(lián)編與動態(tài)聯(lián)編 我們看到，執(zhí)行fn(s1)是正確的，而執(zhí)行fn(s2)錯誤，這里仍然輸出一個大學(xué)生的學(xué)費(fèi)。為什么出現(xiàn)這種情況呢?這是因?yàn)楹瘮?shù)fn ( student&x)在編譯時就確定其對象為student，所以調(diào)用的x. calfee()和x.disp()均為student類的成員函數(shù)。而我們希望在執(zhí)行fn ( s)時根據(jù)s對象來確定調(diào)用的是student類的成員函數(shù)還是graduate類的成員函數(shù)。這里采用的是靜態(tài)聯(lián)編。 解決這一問題是采用動態(tài)

8、聯(lián)編，即在執(zhí)行fn ( s)時根據(jù)s對象來自動確定調(diào)用相應(yīng)的成員函數(shù)，而不是在編譯時就確定哪個重載函數(shù)被調(diào)用。這種在運(yùn)行時能依據(jù)其類型確認(rèn)調(diào)用哪個函數(shù)的能力稱為多態(tài)性，一也就是動態(tài)聯(lián)編。 C+使用虛函數(shù)來指定哪些函數(shù)需用動態(tài)聯(lián)編的方式處理，其他非虛函數(shù)在編譯連接階段采用靜態(tài)聯(lián)編方式，以節(jié)省執(zhí)行階段的時間。上一頁返回任務(wù)3虛函數(shù) 虛函數(shù)是動態(tài)聯(lián)編的基礎(chǔ)。虛函數(shù)是成員函數(shù)，而且是非靜態(tài)的成員函數(shù)。如果某類中的一個成員函數(shù)被說明為虛函數(shù)，這就意味著該成員函數(shù)在派生類中可能有不同的實(shí)現(xiàn)。9. 3.1 虛函數(shù)的定義與應(yīng)用在引人虛函數(shù)的概念之前，要先回顧一下switch語句。switch語句可以根據(jù)每一種

9、對象的類型選擇對該對象進(jìn)行相應(yīng)的操作，假設(shè)要求一個圖形的面積，對于不同的圖形有不同的求面積的方法，利用switch語句可以這樣來實(shí)現(xiàn):下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)switch(圖形) 點(diǎn)：面積=();break;圓形：面積=半徑半徑;break正方形:面積=邊長邊長;break;三角形:面積=底高2 ; break上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)switch語句的缺點(diǎn)在于每增加一個圖像類型的時候，就要修改上述的程序，這樣做很費(fèi)時而且容易出錯。 虛函數(shù)的引人就是為了解決上述問題。虛函數(shù)是和派生類聯(lián)系在一起的，它有多態(tài)性，即派生的類有共同的函數(shù)，這些共同的函數(shù)有著相同的函數(shù)名稱和相同的參數(shù)，但是卻有著各自不

10、同的具體的實(shí)現(xiàn)部分。多態(tài)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和面向過程程序設(shè)計(jì)的主要區(qū)別之一，所謂多態(tài)就是同一個處理名稱可以用來處理多種不同的情況。 虛函數(shù)的定義方法如下:上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)virtual;定義虛函數(shù)要遵循以下規(guī)定。類的靜態(tài)成員函數(shù)不可以定義為虛函數(shù)。類的構(gòu)造函數(shù)不可以定義為虛函數(shù)。非類的函數(shù)不可以定義為虛函數(shù)。下面通過一個例子來說明虛函數(shù)的使用方法。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)【例9 -3】定義Point類，包含兩個數(shù)據(jù)成員Px和Pv，分別表示點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，提供成員函數(shù)area)求點(diǎn)的面積(為0)，將area定義為虛函數(shù);由Point類派生Circle類，類Circle增加1個

11、數(shù)據(jù)成員:，表示圓的半徑，提供成員函數(shù)area)求圓的面積。 首先，定義Point類，包含兩個數(shù)據(jù)成員Px和Py，表示點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)，數(shù)據(jù)類型為int;包含成員函數(shù)area()表示求點(diǎn)的面積，且將其定義為虛函數(shù)。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)定義Circle類，包含1個數(shù)據(jù)成員:，表示圓心的半徑，數(shù)據(jù)類型為int;包含成員函數(shù)ar-ea()表示求圓的面積，類Circle繼承類Point上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)實(shí)例化一個Point類的對象和一個Circle類的對象，先各自調(diào)用各自的area()函數(shù)，然后將Cir

12、cle類對象的指針賦給一個指向Point類的指針，再次調(diào)用area()函數(shù)，比較結(jié)果。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)程序執(zhí)行結(jié)果如下:點(diǎn)的面積為0.圓的面積為:113. 094在本例中，盡管PP是指向Point的指針，但是PP一area()執(zhí)行的卻是Circle. area()，而不是Point. area()。這說明虛函數(shù)的執(zhí)行是動態(tài)聯(lián)編的，即在程序運(yùn)行時進(jìn)行關(guān)聯(lián)或束定。動態(tài)聯(lián)編只能通過指針或引用標(biāo)識對象來操作虛函數(shù)。如果派生的類中沒有對基類中的虛函數(shù)進(jìn)行重新定義，則它繼承基類中的虛函數(shù)。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3

13、虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)執(zhí)行結(jié)果:大學(xué)生收費(fèi)學(xué)號:1娃名:下艷學(xué)費(fèi):4800住宿費(fèi):1100書報費(fèi):400其他:200總費(fèi)用:6500上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)研究生收費(fèi)學(xué)縣:120娃名:張軍住宿費(fèi):1100書報費(fèi):400其他:200總費(fèi)用:1700上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)這時我們看到程序執(zhí)行正確了，而本程序與例9-2的惟一差別是將student類的calfee()和disp()兩個成員函數(shù)設(shè)置為虛函數(shù)。編譯通常是在先前聯(lián)編狀態(tài)下工作的，只有看見虛函數(shù)，才把它作為動態(tài)

14、聯(lián)編來實(shí)現(xiàn)。9. 3. 2 純虛函數(shù)與抽象類在定義一個表達(dá)抽象概念的基類時，有時可能會無法給出某些成員函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)。這時，就可以將這些函數(shù)聲明為純虛函數(shù)。 純虛函數(shù)的聲明如下(注:要放在基類的定義體中): virtual函數(shù)原型=(); 其中:函數(shù)原型的格式與前面所學(xué)的格式一樣，要包括函數(shù)返回值的類型、函數(shù)名、圓括號、形參及其類型等。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)由此可看出，純虛函數(shù)是只在基類中聲明虛函數(shù)但未給出具體的函數(shù)定義體。因此，從帶有純虛函數(shù)的基類中派生出的派生類，都必須定義自己的、與純虛函數(shù)同名的重載函數(shù)，也就是將它的具體定義放在各派生類中，我們把這種虛函數(shù)稱為純虛函數(shù)。通過該基類的

15、指針或引用就可以調(diào)用所有派生類的虛函數(shù)，而基類只是用于繼承，僅作為一個接日，具體功能在派生類中實(shí)現(xiàn)。 聲明了純虛函數(shù)的類，稱為抽象類。 使用純虛函數(shù)與抽象類時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 (1)不能聲明抽象類的對象，但可以聲明指向抽象類的指針變量和引用變量。也就是說，抽象類只能用作基類來派生新類，而不能用來創(chuàng)建對象。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)(2)抽象類中可以有多個純虛函數(shù)。 (3)抽象類一也可以定義其他非純虛函數(shù)。 (4)如果在派生類中沒有重新定義基類中的純虛函數(shù)，則必須再將該虛函數(shù)聲明為純虛函數(shù)，這時，這個派生類仍然是一個抽象類;如果在派生類中給出了所有純虛函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，則該派生類就不再是抽象類。 (5)從抽象類可以派生出具體類或抽象類，但不能從具體類派生出抽象類。 (6)在一個復(fù)雜的類繼承結(jié)構(gòu)中，越上層的類抽象程度就越高，有時甚至無法給出某些成員函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)。顯然，抽象類是一種特殊的類，它一般處于類繼承結(jié)構(gòu)的較外層。上一頁下一頁返回任務(wù)3虛函數(shù)()引人抽象類的日的主要是為了能將相關(guān)類組織在一個類繼承結(jié)構(gòu)中，并通過抽象類來為這些相關(guān)類提供統(tǒng)一的操作接日。 【例9-5】設(shè)計(jì)一個抽象類S