C++中類的多態(tài)與虛函數(shù)的使用

2019-11-17 05:05:07

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供稿：網(wǎng)友

　　類的多態(tài)特性是支持面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言最主要的特性，有過(guò)非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言開(kāi)發(fā)經(jīng)歷的人，通常對(duì)這一章節(jié)的內(nèi)容會(huì)覺(jué)得不習(xí)慣，因?yàn)楹芏嗳隋e(cuò)誤的認(rèn)為，支持類的封裝的語(yǔ)言就是支持面向?qū)ο蟮模鋵?shí)不然，

Visual BASIC 6.0 是典型的非面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)語(yǔ)言，但是它的確是支持類，支持類并不能說(shuō)明就是支持面向?qū)ο螅軌蚪鉀Q多態(tài)問(wèn)題的語(yǔ)言，才是真正支持面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)的語(yǔ)言，所以務(wù)必提醒有過(guò)其它非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言基礎(chǔ)的讀者注重！

　　多態(tài)的這個(gè)概念稍微有點(diǎn)模糊，假如想在一開(kāi)始就想用清楚用語(yǔ)言描述它，讓讀者能夠明白，似乎不太現(xiàn)實(shí)，所以我們先看如下代碼：//例程１
#include <iostream>
using namespace std;

class Vehicle
{
public:
    Vehicle(float speed,int total)
    {
        Vehicle::speed=speed;
        Vehicle::total=total;
    }
    void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<endl;
    }
PRotected:
    float speed;
    int total;
};
class Car:public Vehicle
{
public:
    Car(int aird,float speed,int total):Vehicle(speed,total)
    {
        Car::aird=aird;
    }
    void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<""<<aird<<endl;
    }
protected:
    int aird;
};

void main()
{
    Vehicle a(120,4);
    a.ShowMember();
    Car b(180,110,4);
    b.ShowMember();
    cin.get();
}　　在c++中是答應(yīng)派生類重載基類成員函數(shù)的，對(duì)于類的重載來(lái)說(shuō)，明確的，不同類的對(duì)象，調(diào)用其類的成員函數(shù)的時(shí)候，系統(tǒng)是知道如何找到其類的同名成員，上面代碼中的a.ShowMember();，即調(diào)用的是Vehicle::ShowMember()，b.ShowMember();，即調(diào)用的是Car::ShowMemeber();。

更多內(nèi)容請(qǐng)看C/C++技術(shù)專題專題，或　　但是在實(shí)際工作中，很可能會(huì)碰到對(duì)象所屬類不清的情況，下面我們來(lái)看一下派生類成員作為函數(shù)參數(shù)傳遞的例子，代碼如下：

//例程２

#include <iostream>
using namespace std;

class Vehicle
{
public:
    Vehicle(float speed,int total)
    {
        Vehicle::speed=speed;
        Vehicle::total=total;
    }
    void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<endl;
    }
protected:
    float speed;
    int total;
};
class Car:public Vehicle
{
public:
    Car(int aird,float speed,int total):Vehicle(speed,total)
    {
        Car::aird=aird;
    }
    void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<""<<aird<<endl;
    }
protected:
    int aird;
};

void test(Vehicle &temp)
{
    temp.ShowMember();
}

void main()
{
    Vehicle a(120,4);
    Car b(180,110,4);
    test(a);
    test(b);
    cin.get();
}　　例子中，對(duì)象a與b分辨是基類和派生類的對(duì)象，而函數(shù)test的形參卻只是Vehicle類的引用，按照類繼續(xù)的特點(diǎn)，系統(tǒng)把Car類對(duì)象看做是一個(gè)Vehicle類對(duì)象，因?yàn)镃ar類的覆蓋范圍包含Vehicle類，所以test函數(shù)的定義并沒(méi)有錯(cuò)誤，我們想利用test函數(shù)達(dá)到的目的是，傳遞不同類對(duì)象的引用，分別調(diào)用不同類的,重載了的,ShowMember成員函數(shù)，但是程序的運(yùn)行結(jié)果卻出乎人們的意料，系統(tǒng)分不清楚傳遞過(guò)來(lái)的基類對(duì)象還是派生類對(duì)象，無(wú)論是基類對(duì)象還是派生類對(duì)象調(diào)用的都是基類的ShowMember成員函數(shù)。

更多內(nèi)容請(qǐng)看C/C++技術(shù)專題專題，或　　為了要解決上述不能正確分辨對(duì)象類型的問(wèn)題，c++提供了一種叫做多態(tài)性（polymorphism）的技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題，對(duì)于例程序１，

這種能夠在編譯時(shí)就能夠確定哪個(gè)重載的成員函數(shù)被調(diào)用的情況被稱做先期聯(lián)編（early binding），而在系統(tǒng)能夠在運(yùn)行時(shí)，能夠根據(jù)其類型確定調(diào)用哪個(gè)重載的成員函數(shù)的能力，稱為多態(tài)性，或叫滯后聯(lián)編(late binding)，下面我們要看的例程３，就是滯后聯(lián)編，滯后聯(lián)編正是解決多態(tài)問(wèn)題的方法。

　　代碼如下：//例程３
#include <iostream>
using namespace std;

class Vehicle
{
public:
    Vehicle(float speed,int total)
    {
        Vehicle::speed = speed;
        Vehicle::total = total;
    }
    virtual void ShowMember()//虛函數(shù)
    {
        cout<<speed<<""<<total<<endl;
    }
protected:
    float speed;
    int total;
};
class Car:public Vehicle
{
public:
    Car(int aird,float speed,int total):Vehicle(speed,total)
    {
        Car::aird = aird;
    }
    virtual void ShowMember()//虛函數(shù),在派生類中，由于繼續(xù)的關(guān)系，這里的virtual也可以不加
    {
        cout<<speed<<""<<total<<""<<aird<<endl;
    }
public:
    int aird;
};

void test(Vehicle &temp)
{
    temp.ShowMember();
}

int main()
{
    Vehicle a(120,4);
    Car b(180,110,4);
    test(a);
    test(b);
    cin.get();
}　　多態(tài)特性的工作依靠虛函數(shù)的定義，在需要解決多態(tài)問(wèn)題的重載成員函數(shù)前，加上virtual要害字，那么該成員函數(shù)就變成了虛函數(shù)，從上例代碼運(yùn)行的結(jié)果看，系統(tǒng)成功的分辨出了對(duì)象的真實(shí)類型，成功的調(diào)用了各自的重載成員函數(shù)。　　多態(tài)特性讓程序員省去了細(xì)節(jié)的考慮，提高了開(kāi)發(fā)效率，使代碼大大的簡(jiǎn)化，當(dāng)然虛函數(shù)的定義也是有缺陷的，因?yàn)槎鄳B(tài)特性增加了一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和執(zhí)行指令的開(kāi)銷，所以能不用多態(tài)最好不用。

更多內(nèi)容請(qǐng)看C/C++技術(shù)專題專題，或　　虛函數(shù)的定義要遵循以下重要規(guī)則：

　　1.假如虛函數(shù)在基類與派生類中出現(xiàn)，僅僅是名字相同，而形式參數(shù)不同，或者是返回類型不同，那么即使加上了virtual要害字，也是不會(huì)進(jìn)行滯后聯(lián)編的。

　　2.只有類的成員函數(shù)才能說(shuō)明為虛函數(shù)，因?yàn)樘摵瘮?shù)僅適合用與有繼續(xù)關(guān)系的類對(duì)象，所以普通函數(shù)不能說(shuō)明為虛函數(shù)。

　　3.靜態(tài)成員函數(shù)不能是虛函數(shù),因?yàn)殪o態(tài)成員函數(shù)的特點(diǎn)是不受限制于某個(gè)對(duì)象。

　　4.內(nèi)聯(lián)(inline)函數(shù)不能是虛函數(shù)，因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)不能在運(yùn)行中動(dòng)態(tài)確定位置。即使虛函數(shù)在類的內(nèi)部定義定義，但是在編譯的時(shí)候系統(tǒng)仍然將它看做是非內(nèi)聯(lián)的。

　　5.構(gòu)造函數(shù)不能是虛函數(shù)，因?yàn)闃?gòu)造的時(shí)候，對(duì)象還是一片位定型的空間，只有構(gòu)造完成后，對(duì)象才是具體類的實(shí)例。

　　6.析構(gòu)函數(shù)可以是虛函數(shù),而且通常聲名為虛函數(shù)。

　　說(shuō)明一下，雖然我們說(shuō)使用虛函數(shù)會(huì)降低效率，但是在處理器速度越來(lái)越快的今天，將一個(gè)類中的所有成員函數(shù)都定義成為virtual總是有好處的，它除了會(huì)增加一些額外的開(kāi)銷是沒(méi)有其它壞處的，對(duì)于保證類的封裝特性是有好處的。　　對(duì)于上面虛函數(shù)使用的重要規(guī)則6，我們有必要用實(shí)例說(shuō)明一下，為什么具備多態(tài)特性的類的析構(gòu)函數(shù)，有必要聲明為virtual。

　　代碼如下：#include <iostream>
using namespace std;

class Vehicle
{
public:
    Vehicle(float speed,int total)
    {
        Vehicle::speed=speed;
        Vehicle::total=total;
    }
    virtual void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<endl;
    }
    virtual ~Vehicle()
    {
        cout<<"載入Vehicle基類析構(gòu)函數(shù)"<<endl;
        cin.get();
    }
protected:
    float speed;
    int total;
};
class Car:public Vehicle
{
public:
    Car(int aird,float speed,int total):Vehicle(speed,total)
    {
        Car::aird=aird;
    }
    virtual void ShowMember()
    {
        cout<<speed<<""<<total<<""<<aird<<endl;
    }
    virtual ~Car()
    {
        cout<<"載入Car派生類析構(gòu)函數(shù)"<<endl;
        cin.get();
    }
protected:
    int aird;
};

void test(Vehicle &temp)
{
    temp.ShowMember();
}
void DelPN(Vehicle *temp)
{
    delete temp;

}
void main()
{
    Car *a=new Car(100,1,1);
    a->ShowMember();
    DelPN(a);
    cin.get();
}　　從上例代碼的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，當(dāng)調(diào)用DelPN(a);后，在析構(gòu)的時(shí)候，系統(tǒng)成功的確定了先調(diào)用Car類的析構(gòu)函數(shù)，而假如將析構(gòu)函數(shù)的virtual修飾去掉，再觀察結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)析構(gòu)的時(shí)候，始終只調(diào)用了基類的析構(gòu)函數(shù)，由此我們發(fā)現(xiàn)，多態(tài)的特性的virtual修飾，不單單對(duì)基類和派生類的普通成員函數(shù)有必要，而且對(duì)于基類和派生類的析構(gòu)函數(shù)同樣重要。

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