chap8-C++课件-清华大学郑莉.ppt
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第八章第八章多态性多态性郑莉郑莉董渊董渊张瑞丰张瑞丰编著编著清华大学出版社清华大学出版社C+语言程序设计（第3版）C+语言程序设计清华大学郑莉本章主要内容本章主要内容l多态性多态性l运算符重载运算符重载l虚函数虚函数l纯虚函数纯虚函数l抽象类抽象类2C+语言程序设计清华大学郑莉多态性的概念多态性的概念l多态性是面向对象程序设计的重要特多态性是面向对象程序设计的重要特征之一。
征之一。
l多态性是指发出同样的消息被不同类多态性是指发出同样的消息被不同类型的对象接收时有可能导致完全不同型的对象接收时有可能导致完全不同的行为。
的行为。
l多态的实现：
多态的实现：
函数重载运算符重载虚函数3C+语言程序设计清华大学郑莉问题举例问题举例复数的运算复数的运算classcomplex/复数类声明复数类声明public:
complex（doubler=0.0,doublei=0.0）/构造函数构造函数real=r;imag=i;voiddisplay（）;/显示复数的值显示复数的值private:
doublereal;doubleimag;运算符重载4C+语言程序设计清华大学郑莉问题举例问题举例复数的运算复数的运算l用用“+”、“-”能够实现复数的加减能够实现复数的加减运算吗？
运算吗？
l实现复数加减运算的方法实现复数加减运算的方法重载重载“+”、“-”运算符运算符运算符重载5C+语言程序设计清华大学郑莉运算符重载的实质运算符重载的实质l运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义运算符重载是对已有的运算符赋予多重含义l必要性必要性C+中预定义的运算符其运算对象只能是基本数据类型，而不适用于用户自定义类型（如类）l实现机制实现机制将指定的运算表达式转化为对运算符函数的调用，运算对象转化为运算符函数的实参。
编译系统对重载运算符的选择，遵循函数重载的选择原则。
运算符重载6C+语言程序设计清华大学郑莉运算符重载规则和限制规则和限制l可以重载可以重载C+中除下列运算符外的所中除下列运算符外的所有运算符：
有运算符：
.*:
?
:
l只能重载只能重载C+语言中已有的运算符，语言中已有的运算符，不可臆造新的。
不可臆造新的。
l不改变原运算符的优先级和结合性。
不改变原运算符的优先级和结合性。
l不能改变操作数个数。
不能改变操作数个数。
l经重载的运算符，其操作数中至少应经重载的运算符，其操作数中至少应该有一个是自定义类型。
该有一个是自定义类型。
7C+语言程序设计清华大学郑莉两种形式两种形式l重载为类成员函数。
重载为类成员函数。
l重载为友元函数。
重载为友元函数。
运算符重载8C+语言程序设计清华大学郑莉运算符函数运算符函数l声明形式声明形式函数类型operator运算符（形参）.l重载为类成员函数时重载为类成员函数时参数个数参数个数=原操作数个数原操作数个数-1（后置（后置+、-除外）除外）l重载为友元函数时重载为友元函数时参数个数参数个数=原操作数个数原操作数个数，且至少应该有一个自定义类型的形参。
且至少应该有一个自定义类型的形参。
运算符重载9C+语言程序设计清华大学郑莉运算符成员函数的设计运算符成员函数的设计l双目运算符双目运算符B如果要重载B为类成员函数，使之能够实现表达式oprd1Boprd2，其中oprd1为A类对象，则B应被重载为A类的成员函数，形参类型应该是oprd2所属的类型。
经重载后，表达式oprd1Boprd2相当于oprd1.operatorB（oprd2）运算符重载10C+语言程序设计清华大学郑莉运算符重载例例8.1将将“+”、“-”运算重载为复数类运算重载为复数类的成员函数。
的成员函数。
l规则规则:
实部和虚部分别相加减。
实部和虚部分别相加减。
l操作数操作数:
两个操作数都是复数类的对象。
两个操作数都是复数类的对象。
11#includeusingnamespacestd;classcomplex/复数类声明复数类声明public:
/外部接口外部接口complex（doubler=0.0,doublei=0.0）real=r;imag=i;/构造函数构造函数complexoperator+（complexc2）;/+重载为成员函数重载为成员函数complexoperator-（complexc2）;/-重载为成员函数重载为成员函数voiddisplay（）;/输出复数输出复数private:
/私有数据成员私有数据成员doublereal;/复数实部复数实部doubleimag;/复数虚部复数虚部;1212complexcomplex:
operator+（complexc2）/重载函数实现重载函数实现complexc;c.real=c2.real+real;c.imag=c2.imag+imag;returncomplex（c.real,c.imag）;1313complexcomplex:
operator-（complexc2）/重载函数实现重载函数实现complexc;c.real=real-c2.real;c.imag=imag-c2.imag;returncomplex（c.real,c.imag）;1414voidcomplex:
display（）cout（real,imag）endl;intmain（）/主函数主函数complexc1（5,4）,c2（2,10）,c3;/声明复数类的对象声明复数类的对象coutc1=;c1.display（）;coutc2=;c2.display（）;c3=c1-c2;/使用重载运算符完成复数减法使用重载运算符完成复数减法coutc3=c1-c2=;c3.display（）;c3=c1+c2;/使用重载运算符完成复数加法使用重载运算符完成复数加法coutc3=c1+c2=;c3.display（）;1515程序输出的结果为：
程序输出的结果为：
c1=（5,4）c2=（2,10）c3=c1-c2=（3,-6）c3=c1+c2=（7,14）1616C+语言程序设计清华大学郑莉运算符成员函数的设计运算符成员函数的设计l前置单目运算符前置单目运算符U如果要重载U为类成员函数，使之能够实现表达式Uoprd，其中oprd为A类对象，则U应被重载为A类的成员函数，无形参。
经重载后，表达式Uoprd相当于oprd.operatorU（）运算符重载17C+语言程序设计清华大学郑莉运算符成员函数的设计运算符成员函数的设计l后置单目运算符后置单目运算符+和和-如果要重载+或-为类成员函数，使之能够实现表达式oprd+或oprd-，其中oprd为A类对象，则+或-应被重载为A类的成员函数，且具有一个int类型形参。
经重载后，表达式oprd+相当于oprd.operator+（0）运算符重载18C+语言程序设计清华大学郑莉例例8.2l运算符前置运算符前置+和后置和后置+重载为时钟类重载为时钟类的成员函数。
的成员函数。
l前置单目运算符，重载函数没有形参，前置单目运算符，重载函数没有形参，对于后置单目运算符，重载函数需要对于后置单目运算符，重载函数需要有一个整型形参。
有一个整型形参。
l操作数是时钟类的对象。
操作数是时钟类的对象。
l实现时间增加实现时间增加1秒钟。
秒钟。
运算符重载19/8_2.cpp#includeusingnamespacestd;classClock/时钟类声明时钟类声明public:
/外部接口外部接口Clock（intNewH=0,intNewM=0,intNewS=0）;voidShowTime（）;Clock&operator+（）;/前前置置单单目目运运算算符符重重载载Clockoperator+（int）;/后后置置单单目目运运算算符符重重载载private:
/私有数据成员私有数据成员intHour,Minute,Second;2020Clock&Clock:
operator+（）/前置单目运算符重载函数前置单目运算符重载函数Second+;if（Second=60）Second=Second-60;Minute+;if（Minute=60）Minute=Minute-60;Hour+;Hour=Hour%24;return*this;2121/后置单目运算符重载后置单目运算符重载ClockClock:
operator+（int）/注意形参表中的整型参数注意形参表中的整型参数Clockold=*this;+（*this）;returnold;2222/其它成员函数的实现略其它成员函数的实现略intmain（）ClockmyClock（23,59,59）;coutFirsttimeoutput:
;myClock.ShowTime（）;coutShowmyClock+:
;（myClock+）.ShowTime（）;coutShow+myClock:
;（+myClock）.ShowTime（）;2323程序运行结果为：
程序运行结果为：
Firsttimeoutput:
23:
59:
59ShowmyClock+:
23:
59:
59Show+myClock:
0:
0:
12424C+语言程序设计清华大学郑莉运算符友元函数的设计运算符友元函数的设计l如果需要重载一个运算符，使之能够如果需要重载一个运算符，使之能够用于操作某类对象的私有成员，可以用于操作某类对象的私有成员，可以此将运算符重载为该类的友元函数。
此将运算符重载为该类的友元函数。
l函数的形参代表依自左至右次序排列函数的形参代表依自左至右次序排列的各操作数。
的各操作数。
l后置单目运算符后置单目运算符+和和-的重载函数，的重载函数，形参列表中要增加一个形参列表中要增加一个int，但不必写但不必写形参名。
形参名。
运算符重载25C+语言程序设计清华大学郑莉运算符友元函数的设计运算符友元函数的设计l双目运算符双目运算符B重载后，重载后，表达式表达式oprd1Boprd2等同于等同于operatorB（oprd1,oprd2）l前置单目运算符前置单目运算符B重载后，重载后，表达式表达式Boprd等同于等同于operatorB（oprd）l后置单目运算符后置单目运算符+和和-重载后，重载后，表达式表达式oprdB等同于等同于operatorB（oprd,0）运算符重载26C+语言程序设计清华大学郑莉例例8-3l将将+、-（双目）重载为复数类的友元（双目）重载为复数类的友元函数。
函数。
l两个操作数都是复数类的对象。
两个操作数都是复数类的对象。
运算符重载27#includeusingnamespacestd;classcomplex/复数类声明复数类声明public:
/外部接口外部接口complex（doubler=0.0,doublei=0.0）real=r;imag=i;/构造函数构造函数friendcomplexoperator+（complexc1,complexc2）;/运算符运算符+重载为友元函数重载为友元函数friendcomplexoperator-（complexc1,complexc2）;/运算符运算符-重载为友元函数重载为友元函数voiddisplay（）;/显示复数的值显示复数的值private:
/私有数据成员私有数据成员doublereal;doubleimag;2828complexoperator+（complexc1,complexc2）/运算符重载友元函数实现运算符重载友元函数实现returncomplex（c2.real+c1.real,c2.imag+c1.imag）;complexoperator-（complexc1,complexc2）/运算运算符重载友元函数实现符重载友元函数实现returncomplex（c1.real-c2.real,c1.imag-c2.imag）;/其它函数和主函数同例其它函数和主函数同例8.12929C+语言程序设计清华大学郑莉静态绑定与动态绑定静态绑定与动态绑定l绑定绑定程序自身彼此关联的过程，确定程序中的操作调用与执行该操作的代码间的关系。
l静态绑定（静态联编）静态绑定（静态联编）联编工作出现在编译阶段，用对象名或者类名来限定要调用的函数。
l动态绑定动态绑定联编工作在程序运行时执行，在程序运行时才确定将要调用的函数。
30C+语言程序设计清华大学郑莉虚函数虚函数l虚函数是动态绑定的基础。
虚函数是动态绑定的基础。
l是非静态的成员函数。
是非静态的成员函数。
l在类的声明中，在函数原型之前写在类的声明中，在函数原型之前写virtual。
lvirtual只用来说明类声明中的原型，不能用在只用来说明类声明中的原型，不能用在函数实现时。
函数实现时。
l具有继承性，基类中声明了虚函数，派生类中具有继承性，基类中声明了虚函数，派生类中无论是否说明，同原型函数都自动为虚函数。
无论是否说明，同原型函数都自动为虚函数。
l本质：
不是重载声明而是覆盖。
本质：
不是重载声明而是覆盖。
l调用方式：
通过基类指针或引用，执行时会调用方式：
通过基类指针或引用，执行时会根据根据指针指向的对象的类指针指向的对象的类，决定调用哪个函数。
，决定调用哪个函数。
虚函数35C+语言程序设计清华大学郑莉例例8.4#includeusingnamespacestd;classB0/基类基类B0声明声明public:
/外部接口外部接口virtualvoiddisplay（）/虚成员函数虚成员函数coutB0:
display（）endl;classB1:
publicB0/公有派生公有派生public:
voiddisplay（）coutB1:
display（）endl;classD1:
publicB1/公有派生公有派生public:
voiddisplay（）coutD1:
display（）display（）;intmain（）/主函数主函数B0b0,*p;/声明基类对象和指针声明基类对象和指针B1b1;/声明派生类对象声明派生类对象D1d1;/声明派生类对象声明派生类对象p=&b0;fun（p）;/调用基类调用基类B0函数成员函数成员p=&b1;fun（p）;/调用派生类调用派生类B1函数成员函数成员p=&d1;fun（p）;/调用派生类调用派生类D1函数成员函数成员运行结果：
运行结果：
B0:
display（）B1:
display（）D1:
display（）3737C+语言程序设计清华大学郑莉虚析构函数虚析构函数何时需要虚析构函数？
何时需要虚析构函数？
l当你可能通过基类指针删除派生类对当你可能通过基类指针删除派生类对象时象时l如果你打算允许其他人通过基类指针如果你打算允许其他人通过基类指针调用对象的析构函数（通过调用对象的析构函数（通过delete这这样做是正常的），并且被析构的对象样做是正常的），并且被析构的对象是有重要的析构函数的派生类的对象，是有重要的析构函数的派生类的对象，就需要让基类的析构函数成为虚拟的。
就需要让基类的析构函数成为虚拟的。
虚函数38C+语言程序设计清华大学郑莉抽象类抽象类带有纯虚函数的类称为抽象类带有纯虚函数的类称为抽象类:
class类名类名virtual类型函数名（参数表）=0;/纯虚函数纯虚函数.纯虚函数与抽象类39C+语言程序设计清华大学郑莉抽象类抽象类纯虚函数与抽象类l作用作用抽象类为抽象和设计的目的而声明，将有关的数据和行为组织在一个继承层次结构中，保证派生类具有要求的行为。
对于暂时无法实现的函数，可以声明为纯虚函数，留给派生类去实现。
l注意注意抽象类只能作为基类来使用。
不能声明抽象类的对象。
构造函数不能是虚函数，析构函数可以是虚函数。
40C+语言程序设计清华大学郑莉例例8.5纯虚函数与抽象类#includeusingnamespacestd;classB0/抽象基类抽象基类B0声明声明public:
/外部接口外部接口virtualvoiddisplay（）=0;/纯虚函数成员纯虚函数成员;classB1:
publicB0/公有派生公有派生public:
voiddisplay（）coutB1:
display（）endl;/虚成员函数虚成员函数;classD1:
publicB1/公有派生公有派生public:
voiddisplay（）coutD1:
display（）display（）;intmain（）/主函数主函数B0*p;/声明抽象基类指针声明抽象基类指针B1b1;/声明派生类对象声明派生类对象D1d1;/声明派生类对象声明派生类对象p=&b1;fun（p）;/调用派生类调用派生类B1函数成员函数成员p=&d1;fun（p）;/调用派生类调用派生类D1函数成员函数成员运行结果：
运行结果：
B1:
display（）D1:
display（）4242
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