虚函数与多态

来源：互联网发布：戴尔软件开发公司简介编辑：程序博客网时间：2024/06/05 07:18

假设我们有三个类Person、Teacher、Student它们之间的关系如下：

类的关系图

普通成员函数

【Demo1】
根据这个类图，我们有下面的代码实现

#ifndef __OBJEDT_H__#define  __OBJEDT_H__#include <string>#include <iostream>class Person{public:    Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)    {    }    void ShowInfo()    {        cout << "姓名：" << m_name << endl;        cout << "年龄：" << m_age << endl;    }protected:    string  m_name;     //姓名    int     m_age;      //年龄};class Teacher : public Person{public:    Teacher(const string& name, int age, const string& title)        : Person(name, age), m_title(title)    {    }    void ShowInfo()    {        cout << "姓名：" << m_name << endl;        cout << "年龄：" << m_age << endl;        cout << "职称：" << m_title << endl;    }private:    string  m_title;        //职称};class Student : public Person{public:    Student(const string& name, int age, int studyId)        : Person(name, age), m_studyId(studyId)    {    }    void ShowInfo()    {        cout << "姓名：" << m_name << endl;        cout << "年龄：" << m_age << endl;        cout << "学号：" << m_studyId << endl;    }private:    int m_studyId;          //学号};#endif  //__OBJEDT_H__

测试代码：

void test(){    Person* pPerson = new Person("张三", 22);    Teacher* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");    Student* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);    pPerson->ShowInfo();    cout << endl;    pTeacher->ShowInfo();    cout << endl;    pStudent->ShowInfo();    cout << endl;    delete pPerson;    delete pTeacher;    delete pStudent;}

结果：

姓名：张三
年龄：22

姓名：李四
年龄：35
职称：副教授

姓名：王五
年龄：18
学号：20151653

说明：
这里的ShowInfo就是一个普通的函数。pPerson、pTeacher和pStudent三个对象调用ShowInfo分别展示自己的信息。
我们知道：父类的指针是可以指向子类的对象的。我们把上面的测试代码稍微改一下：
【Demo2】

void test(){    Person* pPerson = new Person("张三", 22);    Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");    Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);    pPerson->ShowInfo();    cout << endl;    pTeacher->ShowInfo();    cout << endl;    pStudent->ShowInfo();    cout << endl;    delete pPerson;    delete pTeacher;    delete pStudent;}

结果：

姓名：张三
年龄：22

姓名：李四
年龄：35

姓名：王五
年龄：18

这时，pTeacher和pStudent只输出了姓名和年龄，并没有输出子类所具有的特性(职称和学号)。这应该不是你期望的结果，你可能期望pTeacher和pStudent输出老师和学生的完整信息，这时就需要用虚函数。

虚函数

我们把Person中的ShowInfo成员改成虚函数(在前面加上virtual)，代码如下：
【Demo3】

class Person{public:    Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)    {    }    virtual void ShowInfo()    {        cout << "姓名：" << m_name << endl;        cout << "年龄：" << m_age << endl;    }protected:    string  m_name;     //姓名    int     m_age;      //年龄};

在执行上面【Demo2】中的测试代码，得到我们想到的结果：

姓名：张三
年龄：22

姓名：李四
年龄：35
职称：副教授

姓名：王五
年龄：18
学号：20151653

虚函数用法要点：

虚函数的声明方式：
virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 参数列表);
虚函数作用：现实C++中的多态，进行动态绑定(父类指针可指向子类的对象)，直到运行时才知道要调用哪个版本(哪个类定义)的函数；
我们必要对虚函数进行定义；
一旦父类的成员函数声明virtual，其子类的函数不管有没有声明为virtual，都是虚函数；
如果虚函数使用默认实参，父类和子类定义的默认实参最好一致。

【Demo4】:针对第4点说明：

class Person{public:    Person(const string& name, int age) : m_name(name), m_age(age)    {    }    virtual void ShowInfo()    {        cout << "姓名：" << m_name << endl;        cout << "年龄：" << m_age << endl;    }    string GetName();       //正确，普通函数如果不被使用，可以只有声明没有定义    virtual int GetAge();   //错误，虚函数必须要有定义，即使是一个空实现,因为编译器无法确定会使用哪个函数protected:    string  m_name;     //姓名    int     m_age;      //年龄};

【Demo5】:针对第5点进行说明：
设计我们的类如下定义。

class Person{public:    virtual void SetAge(int age = 0)    {        m_age = age;    }    //... 省略};class Teacher : public Person{public:    virtual void SetAge(int age = 1)    {        m_age = age;    }    //... 省略};class Student : public Person{public:    virtual void SetAge(int age = 2)    {        m_age = age;    }    //... 省略};

测试1：

void test(){    Person* pPerson = new Person("张三", 22);    Teacher* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");    Student* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);    pPerson->SetAge();    pTeacher->SetAge();    pStudent->SetAge();    pPerson->ShowInfo();    cout << endl;    pTeacher->ShowInfo();    cout << endl;    pStudent->ShowInfo();    cout << endl;    delete pPerson;    delete pTeacher;    delete pStudent;}

结果：

姓名：张三
年龄：0

姓名：李四
年龄：1
职称：副教授

姓名：王五
年龄：2
学号：20151653

测试2：

void test(){    Person* pPerson = new Person("张三", 22);    Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");    Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);    pPerson->SetAge();    pTeacher->SetAge();    pStudent->SetAge();    pPerson->ShowInfo();    cout << endl;    pTeacher->ShowInfo();    cout << endl;    pStudent->ShowInfo();    cout << endl;    delete pPerson;    delete pTeacher;    delete pStudent;}

结果：

姓名：张三
年龄：0

姓名：李四
年龄：0
职称：副教授

姓名：王五
年龄：0
学号：20151653

纯虚函数

在上面的例子中，我们假设所有的人都要工作，但不同的人工作的方式不同。于是我们就要强制要求继承自Person的子类都要有工作的方法，这就需要纯虚函数。定义如下：
【Demo6】

class Person{public:    //... 省略    virtual void DoWork() = 0;        //... 省略};

但此时我们编译

Person* pPerson = new Person("张三", 22);

这句话时会报错:error C2259: ‘Person’ : cannot instantiate abstract class
这是因为我们并没有为Person实现DoWork方法，而包含纯虚函数的类是一个抽象的类，抽象类不能被实例化。

于是我们在子类中对它实现如下：
【Demo7】

class Teacher : public Person{public:    //... 省略    virtual void DoWork()    {        cout << "教书..." << endl;    }    //... 省略};class Student : public Person{public:    //... 省略    virtual void DoWork()    {        cout << "学习..." << endl;    }    //... 省略};

没用DoWork方法:

void test(){    Person* pTeacher = new Teacher("李四", 35, "副教授");    Person* pStudent = new Student("王五", 18, 20151653);    pTeacher->DoWork();    cout << endl;    pStudent->DoWork();    cout << endl;    delete pTeacher;    delete pStudent;}

结果：

教书…

学习…

纯虚函数用法要点：

纯虚函数的声明方式：
virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 参数列表) = 0;
含有纯虚函数的类是一个抽象的类，抽象类不能被实例化。
包含纯虚函数的抽象类常用来当作对外的接口，说明这个类有什么功能，而没有具体的实现，基体的实现交由子类完成。

2 0