我是靠谱客的博主 真实黑裤,最近开发中收集的这篇文章主要介绍C++的重要性质:虚函数和多态性1. 封装、继承和this指针2. 虚函数与多态参考资料:,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

1. 封装、继承和this指针

1.1 封装(Encapsulation)

把数据成员声明为private,不允许外界随意存取,只能通过特定的接口来操作,这就是面向对象的 封装特性。

1.2 继承(Inheritance)

子类“暗自(implicit)”具备了父类的所有成员变量和成员函数, 包括private属性的成员(虽然没有访问权限)

1.3 this指针

矩形类CRect如下:
class CRect
{
private:
int m_color;
public:
void setcolor(int color)
{
m_color=color;
}
};
有两个CRect对象rect1和rect2,各有各自的m_color成员变量。rect1.setcolor和rect2.setcolor调用的是唯一的CRect::setcolor成员函数,却处理了各自的m_color。
这是因为成员函数是属于类的而不是属于某个对象的,只有一个。成员函数都有一个隐藏参数,名为 this指针,当你调用
rect1.setcolor(2);
rect2.setcolor(3);

时,编译器实际上为你做出来的代码是:
CRect.setcolor(2,(CRect*) &rect1);
CRect.setcolor(3,(CRect*) &rect2);

2. 虚函数与多态

2.1 多态性(Polymorphism)

以相同的指令却调用了不同的函数,这种性质成为Polymorphism,意思是“the ability to assume many forms”(多态)。有如下四个类:

#include <string.h>
class CEmployee  //职员
{
    private:
        char m_name[30];
    public:
        CEmployee();
        CEmployee(const char* nm) { strcpy(m_name, nm); }
};
//----------------------------------// 时薪职员是一种职员
class CWage : public CEmployee
{
    private :
        float m_wage;//钟点费
        float m_hours;//每周工时
    public :
        CWage(const char* nm) : CEmployee(nm) { m_wage = 250.0; m_hours = 40.0; }
        void setWage(float wg) { m_wage = wg; }
        void setHours(float hrs) { m_hours = hrs; }
        float computePay();
};
//----------------------// 销售员是一种时薪职员
class CSales : public CWage
{
    private :
        float m_comm;//佣金
        float m_sale;//销售额
    public :
        CSales(const char* nm) : CWage(nm) { m_comm = m_sale = 0.0; }
        void setCommission(float comm)      { m_comm = comm; }
        void setSales(float sale)          { m_sale = sale; }
        float computePay();
};
//------------------------// 经理也是一种职员
class CManager : public CEmployee
{
    private :
        float m_salary;//薪水
    public :
        CManager(const char* nm) : CEmployee(nm) { m_salary = 15000.0; }
        void setSalary(float salary)             { m_salary = salary; }
        float computePay();
};
//---------------------------------------------------------------
void main()
{
    CManager aManager("陳美靜");
    CSales   aSales("侯俊傑");
    CWage    aWager("曾銘源");
}
1)则aManageer,aSale和aWager含有的变量如下图:

注意:子类确实继承了父类的private成员,只是没有访问的权限。要访问父类的成员函数,必须使用scope resolution operator(::)明白指出。
    a)计算侯俊杰底薪应该是
a.Sales.CWage::computePay();
    b)计算侯俊杰的全薪应该是
aSales.computePay();
2)  父类与子类的转换
//销售员是时薪职员之㆒,因此这样做是合理的:
aWager = aSales; // 合理,销售员必定是时薪职员。
//这样就不合理:
aSales = aWager; // 错误,时薪职员未必是销售员。
//如果你㆒定要转换,必须使用指标,并且明显做型别转换(cast)动作 :
CWage* pWager;
CSales* pSales;
CSales aSales("侯俊杰");
pWager = &aSales; // 把一个基类指针指向子类的对象,合理且自然。
pSales = (CSales *)pWager; // 强迫转型。语法上可以,但不符合现实生活。
3)到底会调用那个函数?
看下面代码:
CSales aSales("侯俊杰");
CSales* pSales;
CWage* pWager;
pSales = &aSales;
pWager = &aSales; // 以基类指针指向子类对象
pWager->setSales(800.0); // 错误(编译器会检测出来),
// 因为 CWage 并没有定义 setSales 函数
pSales->setSales(800.0); // 正确,调用 CSales::setSales 函数
虽然pSales 和pWager 指向同一对象,但却因指针的原始类型不同而使两者之间有了差异。 如果你一个“基类指针”指向派生类的对象,那么经由该指针你只能够调用基类所定义的函数。
再看下面的代码:
pWager->computePay(); // 调用 CWage::computePay()
pSales->computePay(); // 调用 CSales::computePay()
虽然aSales和pWager实际上指向的是同一个对象,但是两者调用computePay却不同。 到底应该调用哪个函数必须视指针的类型而定,与指针实际指向的对象无关。
4)
总结
  1. 如果你一个“基类指针”指向派生类的对象,那么经由该指针你只能够调用基类所定义的函数。
  2. 如果要用一个派生类指针指向一个基类对象,你必须做显式类型转换(explict cast),这种做法不推荐。
  3. 如果基类和派生类定义了相同名称的成员函数,那么通过指针调用成员函数时,到底会调用哪一个函数,必须视指针的类型而定,与指针实际指向的对象无关。

2.2 虚函数

如果将上述4个类中的computePay函数前都加上virtual保留字:
CEmployee* pEmp;
CWage aWager("曾铭源");
CSales aSales("侯俊杰");
CManager aManager("陈美静");
pEmp = &aWager;
cout << pEmp->computePay(); // 调用的是 CWage::computePay
pEmp = &aSales;
cout << pEmp->computePay(); // 调用的是 CSales::computePay
pEmp = &aManager;
cout << pEmp->computePay(); // 调用的是 CManager::computePay
我们通过相同的指令“pmp->computePay()”却调用了不同的函数,这就是虚函数的作用: 实现多态性,通过指向派生类的基类指针,访问派生类中同名覆盖成员函数。

2.3 类与对象大解剖

为了达到动态绑定的目的,C++编译器通过某个表格,在执行时"间接"调用实际上欲绑定的函数。这样的表格成为 虚函数表(常被称为vtable)。每一个内含虚函数的类,编译器都会为它做出一个虚函数表,表中的每一个元素都指向一个虚函数的地址。此外,编译器当然也会类加上一项成员变量,是一个指向该虚函数表的指针(常被成为vptr)。
#include <iostream.h>
#include <stdio.h>
class ClassA
{
public:
int m_data1;
int m_data2;
void func1() { }
void func2() { }
virtual void vfunc1() { }
virtual void vfunc2() { }
};
class ClassB : public ClassA
{
public:
int m_data3;
void func2() { }
virtual void vfunc1() { }
};
class ClassC : public ClassB
{
public:
int m_data1;
int m_data4;
void func2() { }
virtual void vfunc1() { }
};
void main()
{
cout << sizeof(ClassA) << endl;
cout << sizeof(ClassB) << endl;
cout << sizeof(ClassC) << endl;
ClassA a;
ClassB b;
ClassC c;
b.m_data1 = 1;
b.m_data2 = 2;
b.m_data3 = 3;
c.m_data1 = 11;
c.m_data2 = 22;
c.m_data3 = 33;
c.m_data4 = 44;
c.ClassA::m_data1 = 111;
cout << b.m_data1 << endl;
cout << b.m_data2 << endl;
cout << b.m_data3 << endl;
cout << c.m_data1 << endl;
cout << c.m_data2 << endl;
cout << c.m_data3 << endl;
cout << c.m_data4 << endl;
cout << c.ClassA::m_data1 << endl;
cout << &b << endl;
cout << &(b.m_data1) << endl;
cout << &(b.m_data2) << endl;
cout << &(b.m_data3) << endl;
cout << &c << endl;
cout << &(c.m_data1) << endl;
cout << &(c.m_data2) << endl;
cout << &(c.m_data3) << endl;
cout << &(c.m_data4) << endl;
cout << &(c.ClassA::m_data1) << endl;
}
执行结果及说明:

对象a.b.c中的内容如下图所示:

  1. C++类的成员函数可以想象为C语言中的函数。它时被编译器改过名称(加入了类名::,如上图中灰色框内),并加了一个this指针的参数。所以成员函数并不在对象的内存区块种,成员函数为该类所有的对象共享。
  2. 如果基类中含有虚函数,那么每一个由此类派生出来的类的对象都一个这么一个vptr。当我们通过这个对象调用虚函数时,事实上是通过vptr找到虚函数表,再找出虚函数的真正地址。
  3. 派生类会继承基类的虚函数表,当我们再派生类中改写虚函数时,虚函数表就受了影响:表中元素所指的函数地址将不再是基类的函数地址,而是派生类的函数地址。
上文说到“如果基类和派生类定义了相同名称的成员函数,那么通过指针调用成员函数时,到底会调用哪一个函数, 必须视指针的类型而定,与指针实际指向的对象无关。”而虚函数实现了,要调用哪一个函数不是视指针的类型而定,而是 跟具体指向的对象有关。这是因为,虚函数在基类和派生类都增加了一个虚函数指针vptr,当派生类改写虚函数时,改变了虚函数中实际指向的函数。 一言以蔽之,虚函数的巧妙之处在于通过虚函数指针间接的改变了要调用函数。

2.4 虚析构函数

基类的析构函数一般写成虚函数,这样做是为了当用一个基类的指针删除一个派生类的对象时,派生类的析构函数会被调用。否则会造成内存泄露。
class ClxBase
{
public:
ClxBase() {};
virtual ~ClxBase() {};
virtual void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxBase!" << endl; };
};
class ClxDerived : public ClxBase
{
public:
ClxDerived() {};
~ClxDerived() { cout << "Output from the destructor of class ClxDerived!" << endl; };
void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxDerived!" << endl; };
};
ClxBase *pTest = new ClxDerived;
pTest->DoSomething();
delete pTest;
输出:
Do something in class ClxDerived!
Output from the destructor of class ClxDerived!

参考资料:

主要参考 侯俊杰,《深入浅出MFC》第二章 C++的重要性质

最后

以上就是真实黑裤为你收集整理的C++的重要性质:虚函数和多态性1. 封装、继承和this指针2. 虚函数与多态参考资料:的全部内容,希望文章能够帮你解决C++的重要性质:虚函数和多态性1. 封装、继承和this指针2. 虚函数与多态参考资料:所遇到的程序开发问题。

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