C++之普通成员函数、虚函数以及纯虚函数的区别与用法要点
普通成员函数是静态编译的,没有运行时多态,只会根据指针或引用的“字面值”类对象,调用自己的普通函数;虚函数为了重载和多态的需要,在基类中定义的,即便定义为空;纯虚函数是在基类中声明的虚函数,它可以再基类中有定义,且派生类必须定义自己的实现方法。
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。
通过以上对普通成员函数、虚函数以及纯虚函数的介绍,希望可以对大家有所帮助。
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