C++多态和虚函数
#include <iostream> using namespace std; //基类People class People{ public: People(char *name, int age); void display(); protected: char *m_name; int m_age; }; People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){} void People::display(){ cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了,是个无业游民。"<<endl; } //派生类Teacher class Teacher: public People{ public: Teacher(char *name, int age, int salary); void display(); private: int m_salary; }; Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){} void Teacher::display(){ cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了,是一名教师,每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl; } int main(){ People *p = new People("王志刚", 23); p -> display(); p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200); p -> display(); return 0; }
结果
王志刚今年23岁了,是个无业游民。 赵宏佳今年45岁了,是个无业游民。
我们直观上认为,如果指针指向了派生类对象,那么就应该使用派生类的成员变量和成员函数,这符合人们的思维习惯。但是本例的运行结果却告诉我们,当基类指针 p 指向派生类 Teacher 的对象时,虽然使用了 Teacher 的成员变量,但是却没有使用它的成员函数,导致输出结果不伦不类(赵宏佳本来是一名老师,输出结果却显示人家是个无业游民),不符合我们的预期。
换句话说,通过基类指针只能访问派生类的成员变量,但是不能访问派生类的成员函数。
为了消除这种尴尬,让基类指针能够访问派生类的成员函数,C++增加了虚函数。使用虚函数非常简单,只需要在函数声明前面增加 virtual 关键字。
更改上面的代码,将 display() 声明为虚函数:
#include <iostream> using namespace std; //基类People class People{ public: People(char *name, int age); virtual void display(); //声明为虚函数 protected: char *m_name; int m_age; }; People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){} void People::display(){ cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了,是个无业游民。"<<endl; } //派生类Teacher class Teacher: public People{ public: Teacher(char *name, int age, int salary); virtual void display(); //声明为虚函数 private: int m_salary; }; Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){} void Teacher::display(){ cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了,是一名教师,每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl; } int main(){ People *p = new People("王志刚", 23); p -> display(); p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200); p -> display(); return 0; }
结果:
王志刚今年23岁了,是个无业游民。 赵宏佳今年45岁了,是一名教师,每月有8200元的收入。
本例仅仅是在 display() 函数声明前加了一个virtual
关键字,将成员函数声明为了虚函数(Virtual Function),这样就可以通过 p 指针调用 Teacher 类的成员函数了
有了虚函数,基类指针指向基类对象时就使用基类的成员(包括成员函数和成员变量),指向派生类对象时就使用派生类的成员。换句话说,基类指针可以按照基类的方式来做事,也可以按照派生类的方式来做事,它有多种形态,或者说有多种表现方式,我们将这种现象称为多态
同样是p->display();
这条语句,当 p 指向不同的对象时,它执行的操作是不一样的。同一条语句可以执行不同的操作,看起来有不同表现方式,这就是多态。
C++提供多态的目的是:可以通过基类指针对所有派生类(包括直接派生和间接派生)的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问,尤其是成员函数。如果没有多态,我们只能访问成员变量。
所以虚函数是根据指针的指向来调用的,指针指向哪个类的对象就调用哪个类的虚函数。
借助引用也可以实现多态
由于引用类似于常量,只能在定义的同时初始化,并且以后也要从一而终,不能再引用其他数据,所以本例中必须要定义两个引用变量,一个用来引用基类对象,一个用来引用派生类对象。从运行结果可以看出,当基类的引用指代基类对象时,调用的是基类的成员,而指代派生类对象时,调用的是派生类的成员。
不过引用不像指针灵活,指针可以随时改变指向,而引用只能指代固定的对象,在多态性方面缺乏表现力,所以以后我们再谈及多态时一般是说指针。
多态的用途
对于具有复杂继承关系的大中型程序,多态可以增加其灵活性,让代码更具有表现力。如果不使用多态,那么就需要定义多个指针变量,很容易造成混乱;而有了多态,只需要一个指针变量 p 就可以调用所有派生类的虚函数。
虚函数的注意事项
1) 只需要在虚函数的声明处加上 virtual 关键字,函数定义处可以加也可以不加。
2) 为了方便,你可以只将基类中的函数声明为虚函数,这样所有派生类中具有遮蔽关系的同名函数都将自动成为虚函数。
3) 当在基类中定义了虚函数时,如果派生类没有定义新的函数来遮蔽此函数,那么将使用基类的虚函数。
4) 只有派生类的虚函数覆盖基类的虚函数(函数原型相同)才能构成多态(通过基类指针访问派生类函数)。例如基类虚函数的原型为virtual void func();
,派生类虚函数的原型为virtual void func(int);
,那么当基类指针 p 指向派生类对象时,语句p -> func(100);
将会出错,而语句p -> func();
将调用基类的函数。
5) 构造函数不能是虚函数。对于基类的构造函数,它仅仅是在派生类构造函数中被调用,这种机制不同于继承。也就是说,派生类不继承基类的构造函数,将构造函数声明为虚函数没有什么意义。
6) 析构函数可以声明为虚函数,而且有时候必须要声明为虚函数。
构成多态的条件
封装、继承和多态是面向对象的三大特征。而多态是指通过基类的指针既可以访问基类的成员,也可以访问派生类的成员。
构成多态的条件:
- 必须存在继承关系;
- 继承关系中必须有同名的虚函数,并且它们是覆盖关系(函数原型相同)。
- 存在基类的指针,通过该指针调用虚函数。
#include <iostream> using namespace std; //基类Base class Base{ public: virtual void func(); virtual void func(int); }; void Base::func(){ cout<<"void Base::func()"<<endl; } void Base::func(int n){ cout<<"void Base::func(int)"<<endl; } //派生类Derived class Derived: public Base{ public: void func(); void func(char *); }; void Derived::func(){ cout<<"void Derived::func()"<<endl; } void Derived::func(char *str){ cout<<"void Derived::func(char *)"<<endl; } int main(){ Base *p = new Derived(); p -> func(); //输出void Derived::func() p -> func(10); //输出void Base::func(int) p -> func("http://c.biancheng.net"); //compile error return 0; }
在基类 Base 中我们将void func()
声明为虚函数,这样派生类 Derived 中的void func()
就会自动成为虚函数。p 是基类 Base 的指针,但是指向了派生类 Derived 的对象。
语句p -> func();
调用的是派生类的虚函数,构成了多态。
语句p -> func(10);
调用的是基类的虚函数,因为派生类中没有函数覆盖它。
语句p -> func("http://c.biancheng.net");
出现编译错误,因为通过基类的指针只能访问从基类继承过去的成员,不能访问派生类新增的成员。
什么时候声明虚函数
首先看成员函数所在的类是否会作为基类。然后看成员函数在类的继承后有无可能被更改功能,如果希望更改其功能的,一般应该将它声明为虚函数。如果成员函数在类被继承后功能不需修改,或派生类用不到该函数,则不要把它声明为虚函数。
标签:函数,基类,多态,C++,func,派生类,指针 From: https://www.cnblogs.com/uacs2024/p/18071076