admin管理员组文章数量:1666627
本文介绍了多态性和虚函数的概念,以及它们在继承中的使用。
我们将介绍以下内容
- 定义
- 没有虚拟函数
- 使用虚拟函数
定义:
- 虚函数是在基类中使用关键字 virtual 声明并由派生类重新定义(覆盖)的成员函数。
- 术语多态性意味着采取多种形式的能力。如果存在通过继承相互关联的类的层次结构,则会发生这种情况。
类层次结构
注意:在 C++ 中,这意味着如果我们调用成员函数,那么它可能会导致执行不同的函数,这取决于调用它的对象类型。
考虑以下简单程序作为运行时多态性的示例。关于程序的主要注意事项是派生类的函数是使用基类指针调用的。
这个想法是根据指向或引用的对象实例的类型调用虚函数,而不是根据指针或引用的类型。
换句话说,虚函数在运行时被延迟解析。
现在,我们将通过一个使用这两个概念的示例来阐明您的理解。
- C++
#include <iostream>
using namespace std;
// Base class
class Shape
{
public:
Shape(int l, int w)
{
length = l;
width = w;
} // parameterized constructor
int get_Area()
{
cout << "This is call to parent class area\n";
return 1;
}
protected:
int length, width;
};
// Derived class
class Square : public Shape
{
public:
Square(int l = 0, int w = 0)
: Shape(l, w)
{
} // declaring and initializing derived class
// constructor
int get_Area()
{
cout << "Square area: " << length * width << '\n';
return (length * width);
}
};
// Derived class
class Rectangle : public Shape
{
public:
Rectangle(int l = 0, int w = 0)
: Shape(l, w)
{
} // declaring and initializing derived class
// constructor
int get_Area()
{
cout << "Rectangle area: " << length * width << '\n';
return (length * width);
}
};
int main()
{
Shape* s;
// Making object of child class Square
Square sq(5, 5);
// Making object of child class Rectangle
Rectangle rec(4, 5);
s = &sq;
s->get_Area();
s = &rec;
s->get_Area();
return 0;
}
输出
这是对父类区域
的调用 这是对父类区域的调用
在上述函数中:
- 我们将每个子类Rectangle和Square对象的地址存储在s和
- 然后我们在上面调用**get_Area()**函数,
- 理想情况下,它应该调用子类的相应**get_Area()**函数,但是
- 相反,它调用基类中定义的get_Area() 。
- 这是由于静态链接而发生的,这意味着对**get_Area()**的调用仅由基类中的编译器设置一次。
有什么用?
虚函数允许我们创建一个基类指针列表并调用任何派生类的方法,甚至无需知道派生类对象的种类。
例子
考虑一个组织的员工管理软件。
让代码有一个简单的基类Employee,该类包含虚函数,如raiseSalary()、transfer()、promote()等。不同类型的员工如Manager、Engineer等,可能有自己的虚拟实现基类Employee中存在的函数。
在我们完整的软件中,我们只需要到处传递员工列表并调用适当的函数,甚至不知道员工的类型。例如,我们可以通过遍历员工列表轻松提高所有员工的工资。每种类型的员工在其类中可能有自己的逻辑,但我们不需要担心它们,因为如果*raiseSalary()*存在于特定的员工类型,则只会调用该函数。
- CPP
class Employee {
public:
virtual void raiseSalary()
{
/* common raise salary code */
}
virtual void promote() { /* common promote code */ }
};
class Manager : public Employee {
virtual void raiseSalary()
{
/* Manager specific raise salary code, may contain
increment of manager specific incentives */
}
virtual void promote()
{
/* Manager specific promote */
}
};
// Similarly, there may be other types of employees
// We need a very simple function
// to increment the salary of all employees
// Note that emp[] is an array of pointers
// and actual pointed objects can
// be any type of employees.
// This function should ideally
// be in a class like Organization,
// we have made it global to keep things simple
void globalRaiseSalary(Employee* emp[], int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++) {
// Polymorphic Call: Calls raiseSalary()
// according to the actual object, not
// according to the type of pointer
emp[i]->raiseSalary();
}
}
与*globalRaiseSalary()*一样,可以在员工列表上执行许多其他操作,甚至不知道对象实例的类型。
虚函数非常有用,以至于Java 等后来的语言默认将所有方法保留为虚函数。
编译器如何执行运行时解析?
编译器为此目的维护了两件事:
-
vtable:函数指针表,按类维护。
-
vptr:指向 vtable 的指针,为每个对象实例维护(请参阅此示例)。
编译器在两个地方添加了额外的代码来维护和使用vptr。
**1)**每个构造函数中的代码。此代码设置正在创建的对象的vptr。此代码将vptr设置为指向该类的vtable。
**2)**具有多态函数调用的代码(例如上述代码中的bp->show())。无论在何处进行多态调用,编译器都会插入代码以首先使用基类指针或引用查找vptr(在上面的示例中,由于指向或引用的对象是派生类型,因此访问派生类的vptr)。获取 vptr后,vtable可以访问派生类。使用vtable ,访问和调用派生类函数show()的地址。
这是在 C++ 中实现运行时多态性的标准方法吗?
C++ 标准并没有明确规定必须如何实现运行时多态性,但是编译器通常在相同的基本模型上使用微小的变化。
版权声明:本文标题:C++ 中的虚函数和运行时多态| 第 1 套(介绍) 内容由热心网友自发贡献,该文观点仅代表作者本人, 转载请联系作者并注明出处:https://m.elefans.com/dianzi/1730075003a1221660.html, 本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。
发表评论