C++面向对象程序设计 多态性与虚函数
面向对象程序设计C - 东华大学
龚涛
13
东华大学信息科学与技术学院
第8章 多态性和虚函数 8.6 虚析构函数
在析构函数前面加上关键字virtual进行说明， 称该析构函数为虚析构函数。
静态联编和动态联编都属于多态性，它们是在不同阶段对不同 实现进行不同的选择。
龚涛
10
东华大学信息科学与技术学院
第8章 多态性和虚函数 8.4 虚函数
虚函数是动态联编的基础。虚函数是成员函数，而 且是非static的成员函数。说明虚函数的方法如下：
virtual <类型说明符> <函数名>(<参数表>) 其中，被关键字virtual说明的函数称为虚函数。
重载函数的意义在于它可以用相同的名字访问一组 相互关联的函数，由编译程序来进行选择，因而有助于 解决程序复杂性的问题。
(1) 不要使用重载函数来描述毫不相干的函数。
(2) 在类中，构造函数可以重载，普通成员函数也可 以重载。
(3) 在重载函数中使用参数的默认值要避免二义性。
龚涛
4
东华大学信息科学与技术学院
由于C语言的数组中没有保存其大小，因此，不能 对数组元素进行存取范围的检查，无法保证给数组动态 赋值不会越界。利用C++语言的类可以定义一种更安全、 功能更强的数组类型。为此，为该类定义重载运算符[]。
2. 重载增1减1运算符
增1减1运算符是单目运算符，分为前缀运算和后缀 运算两种。为了区分这两种运算，将后缀运算视为双目 运算符。表达式obj++或obj—被看作obj++0或obj—0。
C++面向对象概述
C++类定义的基本形式
C++类定义的基本形式：
class { private： <私有数据成员和私有成员函数的声明列表>; <类名>
public：
<公有数据成员和公有成员函数的声明列表>;
protected：
<保护数据成员和保护成员函数的声明列表>; };
说明：
类的定义由关键字 class 开始，其后为用户定义 的类名，花括号括起来的部分称为类体。 关键字private、public和protected称为访问权限 控制符，用来设置数据成员和成员函数的访问 属性，其默认值为private。 private 属性表示数据成员和成员函数是类的私 有成员，它们只允许被本类的成员函数访问或 调用，数据成员一般定义为private属性；
对象作为对象的成员使用。 私有数据成员hour、minute 和second只能在类的成员 函数中被访问或赋值；
类的实现：
利用 C++ 类进行面向对象编程，定义类的成员 只是完成了工作的第一步，最重要的工作是实 现定义的类。 类的实现实质上是类的成员函数的实现，即定 义类的成员函数。 成员函数的定义形式与一般函数的定义形式基 本相同，但必须在成员函数名前加上类名和作 用域限定符（::）。 成员函数的定义也可放在类体内(该函数声明之 处)，这时成员函数将变成内联函数。
之间通过函数参数和全局变量进行相互联系。
结构化程序设计的特点：
与非结构化程序相比，结构化程序在调试、可读
性和可维护性等方面都有很大的改进。
代码重用性不高：以过程为中心设计新系统，除
了一些标准函数，大部分代码都必须重新编写。
C--程序设计--第10章-多态性及虚函数
使用重载函数注意：
不要使用重载函数描述不相干的函数 在类中，构造函数和普通成员函数均可以
重载 避免与函数的默认参数产生二义性
二、运算符重载
运算符重载(operate overloading)就是 赋予已有的运算符多重含义。
运算符重载实质是函数重载，运算符重载 的选择与函数重载类似，会根据运算符的 操作数的类型、个数和顺序来进行运算符 函数的选择。
#include<iostream.h> str#iinngc:l:usdter<isntgr(icnhga.rh>*s) v{}ossccsssc{s{{ittohtttolsstlsssls*drruarrrueptrepttepsi1trii3tc{pn=rin=rrn=pmn.<nn.<lprgncngncign=agp<*ggp<auitepgtepnte'irssrssbv\hwy:hwyghwnsit1ssitsla0=(:=(:=(tnr=ttnrit'scssscs:sc)rt1"rrt3scesss~ivci;thpt1hpsih1(.T23(.t::tttsnohn}ra,r.a,tza()gh(()grrrrttiatlrsilrsrer";eass;eiiiirdre[)ne[1i;[Ttt1ttnnnniglnl;gnl.nlhl)rlggggnep*e(e}(gesgeiei;2e(((gtrsnsnstnp(nsns)ncsi(lipg)gthg)ig(;(htn)en;t;tr;t;nti)a)artnthhih}ths<<ri{((;+n++<p<snd))}1g1s1aere*ige;]]i]nonszl{{;&;z;ddgd)&eercseelrl;s=teo1)m;a;/18etu)om/)0ut..;)构sr<""/;pn<造);//;s;/复}lp函构e<制n<数造ge构tn函hd造;l数};重} 载
C++语言中的虚函数研究
万方数据 万方数据 万方数据C++语言中的虚函数研究作者：徐启丰， 胡勇， 万玉成， XU Qifeng， HU Yong， WANG Yucheng作者单位：徐州空军学院,江苏,徐州,221000刊名：现代电子技术英文刊名：MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE年，卷(期)：2010,33(4)参考文献(14条)1.Stanley B Lippman;侯捷Inside the C++ Object Model 20012.蓝雯飞;陆际光C++面向对象程序设计中的多态性研究[期刊论文]-计算机工程与应用 2000(08)3.Bjarne Stroustrup;裘宗燕C++的设计与演化 20024.赵红超;方金云;唐志敏C++的动态多态和静态多态[期刊论文]-计算机工程 2005(20)5.蓝雯飞C++中的多态性及其应用 1998(07)6.袁亚丽;肖桂云C++中虚函数的实现技术研究[期刊论文]-河北北方学院学报(自然科学版) 2006(05)7.Scott Mayers More Effective C++ 19968.和力;吴丽贤关于C++虚函数底层实现机制的研究与分析[期刊论文]-计算机工程与设计 2008(10)9.亚鹏关于C++中虚函数的几个问题 2006(02)10.Terrence W Pratt;傅育熙程序设计语言:设计与实现 200111.张昀C++中的多态性研究 2009(02)12.Bjarne Stroustrup The C++ Programming Language 200113.夏承遗;董玉涛;赵德新C++中虚函数的实现机制[期刊论文]-天津理工学院学报 2004(03)14.蓝雯飞C++语言中的面向对象特征探讨[期刊论文]-计算机工程与应用 2000(09)本文链接：/Periodical_xddzjs201004048.aspx。
【C++面向对象的程序设计】6多态性
虚析构函数
析构函数的作用是对象撤销之后清理现场。 在派生类对象撤销时，一般先调用派生类的 析构函数。再调用基类的析构函数。
然而，当定义的是一个指向基类的指针变量， 使用new运算符建立临时对象时，如果基类 中有析构函数，则在使用delete析构时只会 调用基类的析构函数。
这就需要将基类中的析构函数声明为虚函数。
虚函数的声明与使用
声明虚函数的一般格式如下： virtual 函数原型；
⑴ 必须首先在基类中声明虚函数。 ⑵ 派生类中与基类虚函数原型完全相同的成员函 数，即使在说明时前面没有冠以关键字virtual也 自动成为虚函数。
声明虚函数
⑶ 只有非静态成员函数可以声明为虚函数。 ⑷ 不允许在派生类中定义与基类虚函数名字及参数 特征都相同，仅仅返回类型不同的成员函数。 编译时 出错。 ⑸ 系统把函数名相同但参数特征不同的函数视为不 同的函数。 ⑹ 通过声明虚函数来使用C++提供的多态性机制时， 派生类应该从它的基类公有派生。
构函数等内容。
本章内容
静态联编与动态联编 虚函数的声明与使用 纯虚函数和抽象类 虚析构函数
Hale Waihona Puke 静态联编与动态联编所谓联编(tinding)，就是使一个计算机程序的不同部 分彼此关联的过程。
静态联编在编译阶段完成，因为所有联编过程都在程 序开始运行之前完成，因此静态联编也叫先前联编或早期 联编。
另一种情况编译程序在编译时并不确切知道应把发送 到对象的消息和实现消息的哪段具体代码联编在一起，而 是在运行时才能把函数调用与函数体联系在一起，则称为 动态联编。
动态联编的实现
C ++语言中的动态联编是通过使用虚函数表 (Virtual Function Table)来实现的，虚函数表也称 为v-表。
面向对象程序设计(C++)信息对抗技术教学大纲-
《面向对象程序设计(C++)》课程教学大纲课程代码：110242204课程英文名称：Object-Oriented Programming（C++）课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：信息对抗技术专业大纲编写（修订）时间：2017年5月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是信息对抗技术专业的一门专业课。
本课程主要介绍C++语言的基本概念、基本语法和编程方法，面向对象的程序设计方法，以及Visual C++ 6集成开发环境。
通过本课程的学习学生应该熟悉和掌握Visual C++语言的面向对象的重要特征：如类、对象、继承、封装和多态性。
本课程的教学任务是使学生掌握一门高级程序设计语言，使学生最终能够阅读、分析、编写C++程序。
掌握面向对象程序设计的基本概念与方法，进而学会利用C++语言解决一般应用问题，为以后的学习和工作打下坚实的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过对本课程的学习，应使学生达到下列基本要求:1．了解C++语言的基本概念、基本语法和编程方法，同时重点介绍面向对象的特征；2．掌握类、对象、继承、封装和多态性；3．理解C++语言对C语言的扩充以及类和对象、友元、继承与派生、多态性和虚函数、C++语言的输入输出流库、异常处理、Windows编程基础和MFC编程基础、对话框和控件、菜单和文档/视图结构、图形设备接口。
（三）实施说明1．教学方法：面向对象程序设计主要采用讲授与实验相结合的方式进行，教师结合多媒体课件等教具边讲边教，有助于理解和记忆。
2．教学手段：本课程属于专业课，在教学中应与实际控制系统应用相结合，提高学生的学习兴趣。
由于学时的限制，课程实验由学生在课外完成。
（四）对先修课的要求本课程主要的先修课程是C语言程序设计。
（五）对习题课、实践环节的要求1.每部分内容均安排习题及思考题。
通过作业使学生能够对学习的内容真正了解掌握，使学生具有编程的能力。
多态性与虚函数实验报告
多态性与虚函数实验报告实验目的：通过实验掌握多态性和虚函数的概念及使用方法，理解多态性实现原理和虚函数的应用场景。
实验原理：1.多态性：多态性是指在面向对象编程中，同一种行为或者方法可以具有多种不同形态的能力。
它是面向对象编程的核心特性之一，能够提供更加灵活和可扩展的代码结构。
多态性主要通过继承和接口来实现。
继承是指子类可以重写父类的方法，实现自己的特定行为；接口是一种约束，定义了类应该实现的方法和属性。
2.虚函数：虚函数是在基类中声明的函数，它可以在派生类中被重新定义，以实现多态性。
在类的成员函数前面加上virtual关键字，就可以将它定义为虚函数。
当使用基类指针或引用调用虚函数时，实际调用的是派生类的重写函数。
实验步骤：1. 创建一个基类Shape，包含两个成员变量color和area，并声明一个虚函数printArea(用于打印面积。
2. 创建三个派生类Circle、Rectangle和Triangle，分别继承Shape类，并重写printArea(函数。
3. 在主函数中，通过基类指针分别指向派生类的对象，并调用printArea(函数，观察多态性的效果。
实验结果与分析：在实验中，通过创建Shape类和派生类Circle、Rectangle和Triangle，可以实现对不同形状图形面积的计算和打印。
当使用基类指针调用printArea(函数时，实际调用的是派生类的重写函数，而不是基类的函数。
这就是多态性的实现，通过基类指针或引用，能够调用不同对象的同名函数，实现了对不同对象的统一操作。
通过实验1.提高代码的可扩展性和灵活性：通过多态性，可以将一类具有相似功能的对象统一管理，节省了代码的重复编写和修改成本，增强了代码的可扩展性和灵活性。
2.简化代码结构：通过虚函数，可以将各个派生类的不同行为统一命名为同一个函数，简化了代码结构，提高了代码的可读性和维护性。
3.支持动态绑定：通过运行时的动态绑定，可以根据对象的实际类型来确定调用的函数，实现了动态绑定和多态性。
《面向对象程序设计》实验指导书 (1-6个实验,含参考代码)要点
面向对象程序设计实验指导书（适用：电子信息11级）彭召意陶立新编写计算机与通信学院2014.9目录实验一 C++基础的应用 (1)实验二类和对象的应用 (3)实验三类的构造函数、析构函数的应用 (4)实验四友员和运算符重载 (5)实验五类的继承与派生 (6)实验六类的多态性与虚函数 (7)附录：各实验的程序代码 (8)实验一 C++基础的应用（实验课时：2 实验性质：设计）实验名称: C++基础的应用实验目的: （1）进一步学习VC++6.0开发环境及程序调试方法。
（2）练习C++函数的定义及使用；（3）练习C++数组的定义及使用；（4）练习C++指针的定义及使用；（5）练习C++结构体的定义及使用；（6）练习多文件的程序的编译和运行方法；实验设备：（1）硬件：个人微机（配置不低于：CPU为P4，主频1.6G，内存256MB，硬盘40GB）；（2）软件：操作系统为WindowsXP（或2000、server2003等），工具软件为Visual C++6.0。
实验内容: （1）熟悉Visual C++6.0编译系统的常用功能，特别是debug调试功能；（2）编程1：编写一个程序c1.cpp，用来求2个或3个整数的最大数。
要求：用重载函数的方法来求最大数；函数原型：int max( int a, int b) 和int max( int a, int b,int c)。
（3）编程2：编写一个程序c2.cpp，求：a！+ b! + c!的值。
要求：使用递归函数。
主程序和函数分开到两个源程序文件中，分别进行编译后，再运行；（4）编程3：有一个3*4的矩阵，要求编程求出其中值最大的那个元素的值，以及其所在的行号和列号；（5）编程4：建立一个动态链表并进行输出和删除管理。
链表的每个节点为学生信息，包括：学号，姓名，性别，下一学生信息的指针。
程序的工作：（a）建立三个学生信息的节点，然后顺序输出该三个学生信息；（b）删除中间的节点，再顺序输出学生信息。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
按照联编所在的阶段，联编分为静态联编(static binding) 和动态联编(dynamic binding)。 静态联编又称先期联编(early binding)，是在编译时进行的， 即是在编译阶段就必须确定函数名与代码间的对应关系。 换句话说，主调函数和被调代码的关系早在编译时就确定 了。
的内容实现多态性。但是，如果基类中的没有将函数print()定
义为虚函数，那么，即使在类层次中该函数被重载（函数名字
和参数表完全相同），仍然不可能实现任何多态性。在这种场Student类
合，联编还是静态的。
print()
docin/sundae_meng
Smallstudent类
蚌埠学院计算机系 pr7int()
⑴函数重载实现多态：对同一个函数名，当用不同的实参调用时，会
调用到不同的重载函数版本，因而完成不同的功能，这是一种多态性 的体现。
⑵模板实现多态：模板是一类函数或类的样板，通过用不同的模板实
参调用模板，同一个名字可生成不同的具体函数或具体类，从而实现 不同的功能，这也是一种多态性的体现。
⑶虚函数实现多态：通过动态束定机制，使相同的函数调用代码可能
C++面向对象程序设计
第九章 多态性与虚函数
docin/sundae_meng
1
C++面向对象程序设计
学习目标
⑴理解多态性和虚函数的概念 ⑵了解静态多态性和动态多态性 ⑶掌握虚函数的定义和调用方法 ⑷掌握多态性的实现方法以及虚函数在其实现中起
到的作用 ⑸掌握纯虚函数和抽象类的概念及应用
docin/sundae_meng
动态联编又称迟后联编(late binding)，是在程序运行过程中 根据程序运行时的需要进行的。根据对象的不同来决定调 用哪个（成员）函数进行联编。在编译阶段，系统还不能 确定两者的对应关系。动态多态性是与动态联编相联系的。
docin/sundae_meng
蚌埠学院计算机系 5
C++面向对象程序设计
蚌埠学院计算机系 3
C++面向对象程序设计
9.1.1 多态性的实现方法
同一段代码，当用不同的对象去调用时，该代码具有不同的功能，这 称为多态性。C++提供的多态性分为静态多态性（编译时多态）和动 态多态性（运行时多态）。静态多态性是一种编译时的多态，是通过 重载和模板实现的。动态多态性是一种运行时的多态，其基础是数据 封装和继承机制，通过继承建立类层次，并通过在基类中定义虚函数 来实现多态性，即在基类和派生类中建立同名的函数，但是函数的功 能是不同的。
在建立了类层次的场合，各个类可以有名字和参数表相同的成 员函数。图9.1显示出单继承建立的类层次。Student类描述学生
的特征。派生类Smallstudent描述小学生特征。派生类中重载
了函数print()。每个类的成员函数print()功能是显示相应对象
的数据成员。我们想实现不同的对象调用print()时，输出不同
docin/sundae_meng
蚌埠学院计算机系 6
C++面向对象程序设计
2 静态多态性
在没有类层次的场合，使用函数重载的方式实现静态多态性。 各个重载函数名称相同，但参数表应在参数个数、类型和次序 上有所不同。编译器根据参数表来识别各个重载函数。根据参 数表，系统在编译时就完成静态联编的过程。关于没有类层次 的函数重载实现多态的例子前面已经介绍，这里不再赘述。
在进行面向对象编程时，C++力求模仿客观世界的规律。多态性概念 也是体现了现实社会中各个事物之间的联系和作用。对同一个消息， 不同的对象会有不同的反应。比如一个经理要到外地出差，他会把这 个消息告诉他身边的人：他的妻子、秘书、下属；这些人听到这个消 息会有不同的反应：他的妻子会为他准备行李，下属会为他准备出差 的材料，秘书会为他安排车票和住宿。这就体现了多态性。
静态联编的最大优点是速度快，运行时的开销仅仅是传递 参数、执行函数调用、清除栈等。不过，程序员必须预测 在每一种情况下，在所有的函数调用中，将要使用哪些对 象。这不仅具有局限性，有时也是不可能的。
动态联编的问题显然是执行效率。这必须由代码本身在运 行时刻推测调用哪个函数，然后再调用它。有些语言，如 Smalltalk，仅使用动态联编。仅用动态联编大大加强了语 言的功能，但速度浪费也很严重。ANSI C只使用静态联 编，结果是速度快但灵活性不够。
蚌埠学院计算机系 2
C++面向对象程序设计
9.1 为什么需要多态性
前面章节讲述了面向对象程序设计的重要机制：数据抽象、封装和继 承，多态性也是面向对象的重要特征之一。若语言不支持多态，则不 能称为面向对象的。只支持类而不支持多态，只能称为基于对象的， 如Ada，VB等。多态性的应用，使面向对象编程技术比较容易处理各 种对象之间的相互作用；可以使编程显得更为简捷、便利，易于对程 序进行开发和扩展，它为程序的模块化设计提供了又一手段。
调用不同的类（基类或派生类）的虚函数，从而完成不同的功能，这
又是一种多态性的体现。
docin/sundae_meng
蚌埠学院计算机系 4
C++面向对象程序设计
9.1.2 静态多态性和动态多态性
编译时多态通过静态联编实现，运行时多态通过动态 联编实现。
1 联编 在面向对象程序设计中，联编（binding）的含义是把
多态性的概念是同样的消息被类的不同对象接收时导致完全不同行为 的一种现象。消息指对类的成员函数的调用。换句话说，每个不同的 对象可以以适合自己的方式去响应对同一个成员函数的调用。简单地 讲，多态性就是一种实现“一种接口，多种方法”的技术，是面向对 象程序设计的重要特性。
docin/sundae_meng
C++面向对象程序设计
【例9-2】派生类对象替换基类对象。
见教材P114
从运行结果可以看出，以上几种方式调用的都是基类的 Speak()函数。因而可以得到下列重要结论：不论哪一种 情形，派生类对象替换基类对象后，只能当作基类对象来 使用。不论派生类是否存在同名覆盖成员，这样的基类对 象所访问的成员都只能来自基类。那么如何才能得到我们 需要的结果呢（形成多态）？可以使用虚函数来实现动态 联编。