一、学习总结
在面向对象程序设计中，多态性是指一个名字，多种语义；或者界面相同，多种实现。重载函数是多态性的一种简单形式。C++为类体系提供一种灵活的多态机制——虚函数。虚函数允许函数调用与函数体的联系在运行时才进行，成为动态联编。类、继承和多态，提供了对软件重用性和扩充性需要的卓越表达能力。
多态性（Polymorphism）是指一个名字，多种语义；或界面相同，多种实现。
重载函数是多态性的一种简单形式。
虚函数允许函数调用与函数体的联系在运行时才进行，称为动态联编。
二、内容及实例
9.3 虚函数和动态联编
（1）冠以关键字 virtual 的成员函数称为虚函数
（2）实现运行时多态的关键首先是要说明虚函数，另外，必须用基类指针调用派生类的不同实现版本
9.3.1 虚函数和基类指针
基类指针虽然获取派生类对象地址，却只能访问派生类从基类继承的成员
#include<iostream>
using namespace std ;
class Base
{ public :
Base(char xx) { x = xx; }
void who() { cout << "Base class: " << x << "\n" ; }
protected:
char x;//基类定义虚函数
} ;
class First_d : public Base
{
public :
First_d(char xx, char yy):Base(xx) { y = yy; }
void who() { cout << "First derived class: "<< x << ", " << y << "\n" ; }
protected:
char y;
} ;
class Second_d : public First_d
{ public :
Second_d( char xx, char yy, char zz ) : First_d( xx, yy ) { z = zz; }
void who() { cout << "Second derived class: "<< x << ", " << y << ", " << z << "\n" ; }
protected:
char z;
} ;
int main()
{
Base B_obj( 'A' ) ;
First_d F_obj( 'T', 'O' ) ;
Second_d S_obj( 'E', 'N', 'D' ) ;
Base * p ;
p = & B_obj ;
p -> who() ;
p = &F_obj ;
p -> who() ;
p = &S_obj ;
p -> who() ;
F_obj.who() ;
( ( Second_d * ) p ) -> who() ;
}
注意：
一个虚函数，在派生类层界面相同的重载函数都保持虚特性
虚函数必须是类的成员函数
不能将友元说明为虚函数，但虚函数可以是另一个类的友元
析构函数可以是虚函数，但构造函数不能是虚函数
9.3.2 虚函数的重载特征
（1）在派生类中重载基类的虚函数要求函数名、返回类型、参数个数、
（2）参数类型和顺序完全相同
（3）如果仅仅返回类型不同，C++认为是错误重载
（4）如果函数原型不同，仅函数名相同，丢失虚特性
例：
class base
{ public :
virtual void vf1 ( ) ;
virtual void vf2 ( ) ;
virtual void vf3 ( ) ;
void f ( ) ;
} ;
class derived : public base
{ public :
void vf1 ( ) ; // 虚函数
void vf2 ( int ) ; // 重载，参数不同，虚特性丢失
char vf3 ( ) ; // error，仅返回类型不同
void f ( ) ; // 非虚函数重载
} ;
void g ( )
{ derived d ;
base * bp = & d ; // 基类指针指向派生类对象
bp -> vf1 ( ) ; // 调用 deriver :: vf1 ( )
bp -> vf2 ( ) ; // 调用 base :: vf2 ( )
bp -> f ( ) ; // 调用 base :: f ( )
} ;
9.3.3 虚析构函数
（1） 构造函数不能是虚函数。建立一个派生类对象时，必须从类层次的根开始，沿着继承路径逐个调用基类的构造函数
（2）析构函数可以是虚的。虚析构函数用于指引 delete 运算符正确析构动态对象
例 ：普通析构函数在删除动态派生类对象的调用情况
#include<iostream>
using namespace std ;
class A
{ public:
~A(){ cout << "A::~A() is called.\n" ; }
} ;
class B : public A
{ public:
~B(){ cout << "B::~B() is called.\n" ; }
} ;
int main()
{
A *Ap = new B ;
B *Bp2 = new B ;
cout << "delete first object:\n" ;
delete Ap;
cout << "delete second object:\n" ;
delete Bp2 ;
}
虚析构函数在删除动态派生类对象的调用情况:
#include<iostream>
using namespace std ;
class A
{ public:
~A(){ cout << "A::~A() is called.\n" ; }
} ;
class B : public A
{ public:
~B(){ cout << "B::~B() is called.\n" ; }
} ;
int main()
{ A *Ap = new B ;
B *Bp2 = new B ;
cout << "delete first object:\n" ;
delete Ap;
cout << "delete second object:\n" ;
delete Bp2 ;
}
说明：
1.派生类应该从它的基类公有派生。
2.必须首先在基类中定义虚函数。
3.派生类对基类中声明虚函数重新定义时，关键字virtual可以不写。
4.一般通过基类指针访问虚函数时才能体现多态性。
5.一个虚函数无论被继承多少次，保持其虚函数特性。
6.虚函数必须是其所在类的成员函数，而不能是友元函数，也不能是静态函数。
7.构造函数、内联成员函数、静态成员函数不能是虚函数。
（虚函数不能以内联的方式进行处理）
8.析构函数可以是虚函数，通常声明为虚函数。
成员函数调用虚函数（采用动态联编）
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Animal
{
string name;
public:
Animal(string a_name):name(a_name){}
virtual void show(){}
void show_name()
{
cout<< "The name is "<<name<<".“<<endl;
}
};
class Cat :public Animal
{
string kind;
public:
Cat(string a_name,string a_kind):Animal(a_name),kind(a_kind){}
void show();
};
void Cat::show()
{
show_name();
cout<<" It's a "<<kind<<endl;
}
class Dog:public Animal
{
string kind;
public:
Dog(string a_name,string a_kind):Animal(a_name),kind(a_kind){}
void show();
};
void Dog::show()
{
show_name();
cout<<" It's a "<<kind<<endl;
}
class Tiger:public Cat
{
public:
Tiger(string a_name,string a_kind):Cat(a_name,a_kind){}
};
int main()
{
Animal *p;
Cat cat("Tom","cat");
Dog dog("Jerry","Dog");
Tiger tiger("DuDu","Tiger");
p=&cat;
p->show();
p=&dog;
p->show();
p=&tiger;
p->show();
return 0;
}
9.4纯虚函数和抽象类
纯虚函数是一种特殊的虚函数，在许多情况下，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。
(1)纯虚函数是一个在基类中说明的虚函数，在基类中没有定义， 要求任何派生类都定义自己的版本
(2)纯虚函数为各派生类提供一个公共界面
(3)纯虚函数说明形式：
virtual 类型 函数名（参数表）= 0 ;
(4) 一个具有纯虚函数的基类称为抽象类。
例：
class point { /*……*/ } ;
class shape ； // 抽象类
{ point center ;
……
public :
point where ( ) { return center ; }
void move ( point p ) {center = p ; draw ( ) ; }
virtual void rotate ( int ) = 0 ; // 纯虚函数
virtual void draw ( ) = 0 ; // 纯虚函数
} ;
…...
shape x ; // error，抽象类不能建立对象
shape *p ; // ok，可以声明抽象类的指针
shape f ( ) ; // error, 抽象类不能作为函数返回类型
void g ( shape ) ; // error, 抽象类不能作为传值参数类型
shape & h ( shape &) ; // ok，可以声明抽象类的引用
class ab_circle : public shape
{ int radius ;
public :
void rotate ( int ) { } ;
} ;
//ab_circle 类仍为抽象类
ab_circle :: draw ( ) 、ab_circle :: rotate ( )
也是纯虚函数
要使 ab_circle 成为非抽象类，
必须作以下说明：
class ab_circle : public shape
{ int radius ;
public :
void rotate ( int ) ;
void draw ( ) ;
} ;
并提供 ab_circle :: draw ( )
和ab_circle :: rotate ( int )
的定义
例：
#include<iostream>
using namespace std ;
class Number
{ public :
Number (int i) { val = i ; }
virtual void Show() = 0 ;
protected:
int val ;
};
class Hex_type : public Number
{ public:
Hex_type(int i) : Number(i) { }
void Show() { cout << "Hexadecimal:" << hex << val << endl ; }
};
class Dec_type : public Number
{ public:
Dec_type(int i) : Number(i) { }
void Show() { cout << "Decimal: " << dec << val << endl ; }
};
class Oct_type : public Number
{ public:
Oct_type(int i) : Number(i) { }
void Show() { cout << "Octal: " << oct << val << endl ; }
};
void fun( Number & n ) // 抽象类的引用参数
{
n.Show() ;
}
int main()
{
Dec_type n1(50);
fun(n1); // Dec_type::Show()
Hex_type n2(50);
fun(n2); // Hex_type::Show()
Oct_type n3(50);
fun(n3); // Oct_type::Show()
}