多态性与虚函数

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虚函数与多态性实验

虚函数与多态性实验

一.实验目的及要求1.进一步熟悉类的设计、运用继承与派生机制设计派生类,合理设置数据成员和成员函数。

2.掌握通过继承、虚函数、基类的指针或引用实现动态多态性的方法。

3.理解并掌握具有纯虚函数的抽象类的作用,在各派生类中重新定义各纯虚函数的方法,以及此时实现的动态多态性。

二.实验内容在自己的文件夹下建立一个名为exp5的工程,在该工程中做如下操作:定义一个抽象类容器类,其中定义了若干纯虚函数,实现求表面积、体积、输出等功能。

由此抽象类派生出正方体、球体和圆柱体等多个派生类,根据需要定义自己的成员变量,在各个派生类中重新定义各纯虚函数,实现各自类中相应功能,各个类成员的初始化均由本类构造函数实现。

(1)在主函数中,定义容器类的指针和各个派生类的对象,使指针指向不同对象处调用相同的函数能执行不同的函数代码,从而实现动态多态性。

(2)定义一个顶层函数void TopPrint(Container &r);使得主函数中调用该函数时,根据实在参数所有的类自动调用对应类的输出函数。

(3)主函数中定义一个Container类对象,观察编译时的错误信息,从而得出什么结论三.实验程序及运行结果#include <iostream>using namespace std;class Base{public:virtual void f(){ cout << "调用Base::f()" << endl; }};class Derived: public Base{public:void f(){ cout << "调用Derived::f()" << endl; } // 虚函数};int main(void){Derived obj; // 定义派生类对象Base *p = &obj; // 基类指针p->f(); // 调用函数f()system("PAUSE");return 0;}2.#include <iostream>using namespace std; //class Base{public:virtual void Show() const{ cout << "调用Base::Show()" << endl; } // 虚函数};class Derived: public Base{public:void Show() const{ cout << "调用Derived::Show()" << endl; }};void Refers(const Base &obj) // 基类引用{obj.Show(); // 调用函数Show()}int main(void){Base obj1;Derived obj2; // 定义对象Refers(obj1); // 调用函数Refers()Refers(obj2);system("PAUSE");return 0;}3.#include <iostream>using namespace std; /class Base{private:int m;public:Base(int a): m(a){ }virtual void Show() const{ cout << m << endl; }// 虚函数};class Derived: public Base{private:int n;public:Derived(int a, int b): Base(a), n(a){ } // 构造函数void Show() const{cout << n << ","; /Base::Show(); // 调用基类的Show() }};int main(void){Base obj1(168);Derived obj2(158, 98);Base *p;p = &obj1;p->Show();p = &obj2;p->Show();p->Base::Show();system("PAUSE");return 0;}4.#include <iostream>using namespace std;class A{public:virtual void Show() const{ cout << "基类A" << endl; } };class B: public A{public:void Show() const{ cout << "派生类B" << endl; } };int main(void){B obj;A *p = &obj;p->Show();system("PAUSE");return 0;}5.#include <iostream>using namespace std;const double PI = 3.1415926;class Shape{public:virtual void Show() const = 0;static double sum;};class Circle: public Shape{private:double radius;public:Circle(double r): radius(r){ sum += PI * radius * radius; }void Show() const{cout << "圆形:" << endl;cout << "半径:" << radius << endl;cout << "面积:" << PI * radius * radius << endl;}};class Rectangle: public Shape{private:double height;double width;public:Rectangle(double h, double w): height(h), width(w){ sum += height * width; }void Show() const{cout << "矩形:" << endl;cout << "高:" << height << endl;cout << "宽:" << width << endl;cout << "面积:" << height * width << endl;}};double Shape::sum = 0;int main(void){char flag = 'Y'; 'Shape *p;while (toupper(flag) == 'Y'){cout << "请选择输入类别(1.圆形2.矩形)";int select;cin >> select;switch (select){case 1:double r;cout << "输入半径:";cin >> r;p = new Circle(r);p->Show();delete p;break;case 2:double h, w;cout << "输入高:";cin >> h;cout << "输入宽:";cin >> w;p = new Rectangle(h, w);p->Show(); // 显示相关信息delete p; // 释放存储空间break;default: // 其它情况, 表示选择有误cout << "选择有误!"<< endl;break;}cout << endl << "是否继续录入信息?(Y/N)";cin >> flag;}cout << "总面积:" << Shape::sum << endl;system("PAUSE");return 0;}6.#include <iostream>using namespace std;const double PI = 3.1415926;const int NUM = 10;class Shape{public:virtual void ShowArea() const = 0;static double sum;};class Circle: public Shape{private:double radius;public:Circle(double r): radius(r){ sum += PI * radius * radius; }void ShowArea() const{ cout << "圆面积:" << PI * radius * radius << endl; }};class Rectangle: public Shape{private:double height;double width;public:Rectangle(double h, double w): height(h), width(w){ sum += height * width; }void ShowArea() const{ cout << "矩形面积:" << height * width << endl; }};class Square: public Shape{private:double length;public:Square(double a): length(a){ sum += length * length; }void ShowArea() const{ cout << "正方形面积:" <<length * length << endl; } };double Shape::sum = 0;int main(void){Shape *shape[NUM];int count = 0;while (count < NUM){cout << "请选择(1.圆形2.矩形3.正方形4.退出):";int select;cin >> select;if (select == 4) break;switch (select){case 1:double r;cout << "输入半径:";cin >> r;shape[count] = new Circle(r);shape[count]->ShowArea();count++;break;case 2:double h, w;cout << "输入高:";cin >> h;cout << "输入宽:";cin >> w;shape[count] = new Rectangle(h, w);shape[count]->ShowArea();count++;break;case 3:double a;cout << "输入边长:";cin >> a;shape[count] = new Square(a);shape[count]->ShowArea();count++;break;default:cout << "选择有误!"<< endl;break;}}cout << "总面积:" << Shape::sum << endl;for (int i = 0; i < count; i++) delete shape[i];system("PAUSE");return 0;}五.实验总结通过本次试验 我更深刻的理解了某些语句如何使用及结构体的优点 也能更加熟练的编写简单的程序了 我深知实践要比书本更加重要 今后还要多练习 在实践中学习。

c++虚函数作用及底层原理

c++虚函数作用及底层原理

c++虚函数作用及底层原理C++是一种面向对象的编程语言,并支持多态性的实现。

其中,虚函数是C++中实现多态性的主要机制之一。

虚函数是一种特殊的成员函数,可以在派生类中重写,并通过基类指针或引用的间接方式调用派生类的实现。

虚函数的作用:1. 实现动态绑定:实现多态性的关键是在运行时确定函数的具体实现。

虚函数通过将函数调用的确定延迟到运行时,而不是在编译时确定,从而实现动态绑定。

2. 多态性:允许派生类重写基类的函数,并使用基类指针或引用调用派生类的实现。

这种多态性的实现可以增强代码的灵活性和可重用性。

3. 实现抽象类:虚函数也可以用于实现抽象类,即只声明函数接口而没有实现。

这样,派生类必须实现虚函数才能被实例化。

虚函数的底层原理:虚函数的实现需要两个关键组件:虚函数表(vtable)和虚函数指针(vptr)。

1. 虚函数表:每个包含虚函数的类都有一个虚函数表,其中包含了类中所有虚函数的地址。

虚函数表是一个静态数据结构,只有一个虚函数表,且在编译时生成。

2. 虚函数指针:每个包含虚函数的类的对象都有一个虚函数指针,指向其所属类的虚函数表。

虚函数指针是一个指向虚函数表的指针,指针的值在程序运行时动态确定。

当调用虚函数时,程序首先通过对象的虚函数指针找到其所属类的虚函数表,然后查找相应的虚函数地址,最终调用正确的虚函数实现。

这样,虚函数的实现在运行时动态确定,实现了动态绑定和多态性。

总之,虚函数是C++中实现多态性的主要机制之一,通过虚函数表和虚函数指针的使用,实现了动态绑定和多态性的实现。

虚函数的应用可以增强代码的灵活性和可重用性。

C--程序设计--第10章-多态性及虚函数

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++多态性与虚函数习题答案

c++多态性与虚函数习题答案

多态性与虚函数1.概念填空题1.1 C++支持两种多态性,分别是编译时和运行时。

1.2在编译时就确定的函数调用称为静态联编,它通过使用函数重载,模板等实现。

1.3在运行时才确定的函数调用称为动态联编,它通过虚函数来实现。

1.4虚函数的声明方法是在函数原型前加上关键字virtual。

在基类中含有虚函数,在派生类中的函数没有显式写出virtual关键字,系统依据以下规则判断派生类的这个函数是否是虚函数:该函数是否和基类的虚函数同名;是否与基类的虚函数参数个数相同、类型;是否与基类的虚函数相同返回类型。

如果满足上述3个条件,派生类的函数就是虚函数。

并且该函数覆盖基类的虚函数。

1.5 纯虚函数是一种特别的虚函数,它没有函数的函数体部分,也没有为函数的功能提供实现的代码,它的实现版本必须由派生类给出,因此纯虚函数不能是友元函数。

拥有纯虚函数的类就是抽象类类,这种类不能实例化。

如果纯虚函数没有被重载,则派生类将继承此纯虚函数,即该派生类也是抽象。

3.选择题3.1在C++中,要实现动态联编,必须使用(D)调用虚函数。

A.类名B.派生类指针C.对象名D.基类指针3.2下列函数中,不能说明为虚函数的是(C)。

A.私有成员函数B.公有成员函数C.构造函数D.析构函数3.3在派生类中,重载一个虚函数时,要求函数名、参数的个数、参数的类型、参数的顺序和函数的返回值(A)。

A.相同B.不同C.相容D.部分相同3.4当一个类的某个函数被说明为virtual时,该函数在该类的所有派生类中(A)。

A.都是虚函数B.只有被重新说明时才是虚函数C.只有被重新说明为virtual时才是虚函数D.都不是虚函数3.5(C)是一个在基类中说明的虚函数,它在该基类中没有定义,但要求任何派生类都必须定义自己的版本。

A.虚析构函数B.虚构造函数C.纯虚函数D.静态成员函数3.6 以下基类中的成员函数,哪个表示纯虚函数(C)。

A.virtual void vf(int);B.void vf(int)=0;C.virtual void vf( )=0;D.virtual void vf(int){ }3.7下列描述中,(D)是抽象类的特性。

【C++面向对象的程序设计】6多态性

 【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。

多态性与虚函数实验报告

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。

第六章 多态性

第六章 多态性

多态性的分类: 多态性的分类: 通用多态:参数多态、包含多态 通用多态:参数多态、 专用多态: 专用多态:重载多态和强制多态 参数多态与类属函数和类属类相关联,本书第8章将要介 参数多态与类属函数和类属类相关联,本书第8 绍的函数模板和类模板就是这种多态。 绍的函数模板和类模板就是这种多态。由类模板实例化的各 个类都具有相同的操作,而操作对象的类型却各不相同。 个类都具有相同的操作,而操作对象的类型却各不相同。同 样地,由函数模板实例化的各个函数都具有相同的操作, 样地,由函数模板实例化的各个函数都具有相同的操作,而 这些函数的参数类型是各不相同的。 这些函数的参数类型是各不相同的。 包含多态是研究类族中定义于不同类中的同名成员函数的 多态行为,主要是通过虚函数来实现的。 多态行为,主要是通过虚函数来实现的。
虚析构函数
virtual ~类名(); 类名(); 如果一个类的析构函数是虚函数,那么, 如果一个类的析构函数是虚函数,那么,由它派生而来 的所有派生类的析构函数也是虚析构函数, 的所有派生类的析构函数也是虚析构函数,不管它是否使用 丁关键字virtual 进行说明。 丁关键字virtual 进行说明。 析构函数设置为虚函数之后,在使用指针引用时可以动 析构函数设置为虚函数之后, 态联编,实现运行时的多态, 态联编,实现运行时的多态,保证使用基类类型的指针能够 调用适当的析构函数针对不同的对象进行清理工作。 调用适当的析构函数针对不同的对象进行清理工作。 例6.4 6.5 6.6
虚函数与重载函数的关系
普通的函数重载时, 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。但是, 不同,函数的返回类型也可以不同。但是,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、 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、 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, 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、 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, 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。 虚函数的特性。 例6.7

【大学】C++面向对象程序设计 多态性与虚函数

【大学】C++面向对象程序设计 多态性与虚函数

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。
.
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
一个函数名与其实现的代码联系在一起,即主调函数代码 必须与被调函数代码连接起来。
.
蚌埠学院计算机系 12
C++面向对象程序设计
9.2 对虚函数的限制
9.2.1 声明虚函数的限制
一般情况下,可将类中具有共性的成员函数声明为虚函数,而个 性的函数往往为某一个类独有,声明为一般成员函数。将类的成员函 数声明为虚函数有利于编程,但下面的函数不能声明为虚函数:
⑴构造函数不能声明为虚函数。构造函数在对象创建时调用,完成对象 的初始化,此时对象正在创建中,基类指针无从指向。只有在构造过 程完成后,对象才存在,才能被基类指针指向。
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。
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。
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第17课多态性与虚函数
一、多态性
1、多态性的概念
向不同的对象发送相同的消息,不同的对象会产生不同的行为。

在C++中,多态性的表现形式之一为:具有不同功能的函数可以用同一个函数名,这样就
可以实现用一个函数名调用不同内容的函数。

2、多态性的类别
(1)静态多态性
通过重载(函数、运算符)实现,编译时确定
(2)动态多态性
通过虚函数实现,在运行时确定调用的是哪个函数
-------------------------------------------------------------------------------
二、静态多态性
1、实例:重载函数,输出三个数中的最大数(17_000.cpp)
2、实例:重载运算符“<<”,输出一个类对象(17_001.cpp)
3、在上例基础上,增加一个派生类:重载运算符“<<”,输出不同的类对象(17_002.cpp)
3、在上例中建立同名“display()”函数(17_002_1.cpp)
三、利用虚函数实现动态多态性
1、虚函数的作用
虚函数的作用是,允许在派生类中重新定义与基类同名的函数,并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

2、实例:(17_004.cpp)
说明:本来,基类指针是用来指向基类对象的,如果用它来指向派生类对象,则自动进行指针类型转换,将派生类的对象的指针先转换成基类的指针,这样,基类指针指向的是派生类中的基类部分。

在基类的“display”函数前加上了“virtual”,使之成为虚函数,就可以使用基类指针调用派生类中的同名函数“display”了。

3、关于虚函数的几点规定
(1)在派生类中重定义的虚函数,函数名、函数类型、参数个数与类型必须与基类相同(2)通过指向基类对象的指针访问派生类中的同名虚函数
(3)只能将类的成员函数声明为虚函数,类外的普通函数不能声明为虚函数
(4)函数重载与虚函数实现多态性的区别
·函数重载:解决同层次的同名函数问题,函数参数不能相同
·虚函数:解决不同层次的同名函数问题,函数参数必须相同
------------------------------------------------------------------------------- 四、虚析构函数
实例:(17_005.cpp)
说明:
如果不将基类中的析构函数声明为“virtual”,将无法调用派生类的析构函数,因为“p”是指向基类的指针。

-------------------------------------------------------------------------------
五、纯虚函数与抽象类
1、纯虚函数
在基类中声明的,没有函数体,值为“0”的虚函数。

如:
virtual float area() const=0;
2、抽象类
不用来生成对象,只为建立派生类的基类。

凡是包含纯虚函数的基类都是抽象类,因为纯虚函数是无法被调用的,包含纯虚函数的类
是无法建立对象的。

六、综合实例
建立“形状---点---圆”类的层次,在其中建立同名函数“area”,求面积(17_006.cpp”)。

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