C++程序设计-第14周 多态性与虚函数

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【目的】
1. 掌握多态性的基本概念
2. 学会利用虚函数实现多态性
3. 学会在设计中利用纯虚函数构造抽象基类


第一部分 阅读程序
1、阅读、修改和运行关于交通工具类的程序，回答问题，以理解相关技术方法
（1）请写出程序的执行结果，并在上机时对照理解

#include <iostream>using namespace std;class Vehicle  //交通工具{public:    void run() const    {        cout << "run a vehicle. "<<endl;     }};class Car: public Vehicle  //汽车{public:    void run() const    {        cout << "run a car. "<<endl;    }};class Airplane: public Vehicle  //飞机{public:    void run() const    {        cout << "run a airplane. "<<endl;    }};int main(){    cout<<"(a) 直接用对象访问成员函数: "<<endl;    Vehicle v;    v.run();    Car car;    Airplane airplane;    car.run();    airplane.run();    cout<<"(b)用指向基类的指针访问成员函数: "<<endl;    Vehicle *vp;    vp=&car;    vp->run();    vp=&airplane;    vp->run();    return 0;}

请回答：当基类的指针指向派生类时，用指针调用同名成员函数，执行的是基类的成员函数，还是派生类的成员函数？为什么会这样？

（2）如果将Vehicle类的定义修改为虚函数，其余不变，请写出程序的执行结果，并在上机时对照理解

class Vehicle {public: virtual void run() const { cout << "run a vehicle. "<<endl; } //(2) run()为虚函数};

请回答：当基类的指针指向派生类时，用指针调用同名虚成员函数，执行的是基类的成员函数，还是派生类的成员函数？为什么会这样？什么是多态性？请结合本例的运行结果说明。

（3）如果将Vehicle类的定义修改为纯虚函数，找出main()函数中将使编译出错的行删除（或改为注释），请写出程序的执行结果，并在上机时对照理解

class Vehicle {public: virtual void run() const = 0; //(3) run()为纯虚函数}; 

请回答：当基类同名成员函数定义为纯虚函数后，发生了什么现象？为什么会这样？

（4）提交博文，记录实验过程和结果，用自己的话回答上面提出的问题，概括你对虚函数、多态性和抽象类的理解。——不要忽视回答问题，写出来，你会更明白。

2、阅读下面的程序，并写出运行结果
（1）

#include <iostream>using namespace std;class BASE{private:    char c;public:    BASE(char n):c(n) {}    virtual ~BASE()    {        cout<<c;    }};class DERIVED:public BASE{private:    char c;public:    DERIVED(char n):BASE(n+1),c(n) {}    ~DERIVED()    {        cout<<c;    }};int main(){    DERIVED d('X');    return 0;}

（2）

#include <iostream>using namespace std;class Mammal{public:    Mammal( )    {        cout<<"Mammal constructor called."<<endl;    }    virtual ~Mammal()    {        cout<<"Mammal destructor called."<<endl;    }    virtual void Speak() const    {        cout<<"Mammal speak."<<endl;    }};class Dog : public Mammal{public:    Dog()    {        cout<<"Dog constructor called."<<endl;    }    ~Dog()    {        cout<<"Dog destructor called."<<endl;    }    void Speak() const    {        cout<<"Woof!"<<endl;    }};int main(){    Mammal *p=new Dog;    p->Speak();    delete p;    return 0;}

第二部分 实践项目
【项目1】根据给出的基类Animal和main()函数。
1、根据给出的main()函数和运行结果的提示，设计出相关的各个类，注意观察运行结果，提取出每个类中需要的数据成员，并匹配上需要的成员函数。
2、显然，Animal设计为抽象类更合适，Animal不需要能够实例化，是专门作基类使用的。改造程序，使Animal设计为抽象类，这时main()函数中p = new Animal();将出错，将此行删除。
3、每一个Animal的派生类都有一个“名字”数据成员，这一共有的成员完全可以由基类提供改造上面的程序，将这一数据成员作为抽象类Animal数据成员被各派生类使用。
下面是给出的基类Animal和main()函数：

class Animal{public:  virtual void cry()    {      cout<<"不知哪种动物，让我如何学叫？"<<endl;    }};int main( ){    Animal *p;    p = new Animal();    p->cry();     Mouse m1("Jerry",'m');     p=&m1;    p->cry();     Mouse m2("Jemmy",'f');    p=&m2;    p->cry();     Cat c1("Tom");    p=&c1;    p->cry();     Dog d1("Droopy");    p=&d1;    p->cry();     Giraffe g1("Gill",'m');    p=&g1;    p->cry();     return 0;}

下面是程序的运行结果：


【项目2】写一个程序，定义抽象基类Shape，由它派生出3个派生类，Circle（圆形）、Rectangle（矩形）、Triangle（三角形）。用如下的main()函数，求出定义的几个几何体的面积和。 

int main(){    Circle c1(12.6),c2(4.9);//建立Circle类对象c1,c2,参数为圆半径    Rectangle r1(4.5,8.4),r2(5.0,2.5);//建立Rectangle类对象r1,r2,参数为矩形长、宽    Triangle t1(4.5,8.4),t2(3.4,2.8); //建立Triangle类对象t1,t2，参数为三角形底边长与高    Shape *pt[6]= {&c1,&c2,&r1,&r2,&t1,&t2}; //定义基类指针数组pt，使它每一个元素指向一个派生类对象    double areas=0.0; //areas为总面积    for(int i=0; i<6; i++)    {        areas=areas + pt[i]->area();    }    cout<<"totol of all areas="<<areas<<endl;   //输出总面积    return 0;}

【项目3】设计一个抽象类CSolid，含有两个求表面积及体积的纯虚函数。设计个派生类CCube、CBall、CCylinder，分别表示正方体、球体及圆柱体。在main()函数中，定义基类的指针p(CSolid *p;)，利用p指针，输出正方体、球体及圆柱体对象的表面积及体积。