C++之普通成員函數(shù)、虛函數(shù)以及純虛函數(shù)的區(qū)別與用法要點
普通成員函數(shù)是靜態(tài)編譯的，沒有運行時多態(tài)，只會根據(jù)指針或引用的“字面值”類對象，調用自己的普通函數(shù)；虛函數(shù)為了重載和多態(tài)的需要，在基類中定義的，即便定義為空；純虛函數(shù)是在基類中聲明的虛函數(shù)，它可以再基類中有定義，且派生類必須定義自己的實現(xiàn)方法。
假設我們有三個類Person、Teacher、Student它們之間的關系如下：
類的關系圖
普通成員函數(shù)
【Demo1】
根據(jù)這個類圖，我們有下面的代碼實現(xiàn)
#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 << "年齡：" << m_age << endl;
}
protected:
string m_name; //姓名
int m_age; //年齡
};
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 << "年齡：" << m_age << endl;
cout << "職稱：" << m_title << endl;
}
private:
string m_title; //職稱
};
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 << "年齡：" << m_age << endl;
cout << "學號：" << m_studyId << endl;
}
private:
int m_studyId; //學號
};
#endif //__OBJEDT_H__
測試代碼：
void test()
{
Person* pPerson = new Person("張三", 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;
}
結果：
姓名：張三
年齡：22
姓名：李四
年齡：35
職稱：副教授
姓名：王五
年齡：18
學號：20151653
說明：
這里的ShowInfo就是一個普通的函數(shù)。pPerson、pTeacher和pStudent三個對象調用ShowInfo分別展示自己的信息。
我們知道：父類的指針是可以指向子類的對象的。我們把上面的測試代碼稍微改一下：
【Demo2】
void test()
{
Person* pPerson = new Person("張三", 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;
}
結果：
姓名：張三
年齡：22
姓名：李四
年齡：35
姓名：王五
年齡：18
這時，pTeacher和pStudent只輸出了姓名和年齡，并沒有輸出子類所具有的特性(職稱和學號)。這應該不是你期望的結果，你可能期望pTeacher和pStudent輸出老師和學生的完整信息，這時就需要用虛函數(shù)。
虛函數(shù)
我們把Person中的ShowInfo成員改成虛函數(shù)(在前面加上virtual)，代碼如下：
【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 << "年齡：" << m_age << endl;
}
protected:
string m_name; //姓名
int m_age; //年齡
};
在執(zhí)行上面【Demo2】中的測試代碼，得到我們想到的結果：
姓名：張三
年齡：22
姓名：李四
年齡：35
職稱：副教授
姓名：王五
年齡：18
學號：20151653
虛函數(shù)用法要點：
- 虛函數(shù)的聲明方式：virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 參數(shù)列表);
- 虛函數(shù)作用：現(xiàn)實C++中的多態(tài)，進行動態(tài)綁定(父類指針可指向子類的對象)，直到運行時才知道要調用哪個版本(哪個類定義)的函數(shù)；
- 我們必要對虛函數(shù)進行定義；
- 一旦父類的成員函數(shù)聲明virtual，其子類的函數(shù)不管有沒有聲明為virtual，都是虛函數(shù)；
- 如果虛函數(shù)使用默認實參，父類和子類定義的默認實參最好一致。
【Demo4】:針對第4點說明：
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 << "年齡：" << m_age << endl;
}
string GetName(); //正確，普通函數(shù)如果不被使用，可以只有聲明沒有定義
virtual int GetAge(); //錯誤，虛函數(shù)必須要有定義，即使是一個空實現(xiàn),因為編譯器無法確定會使用哪個函數(shù)
protected:
string m_name; //姓名
int m_age; //年齡
};
【Demo5】:針對第5點進行說明：
設計我們的類如下定義。
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
};
測試1：
void test()
{
Person* pPerson = new Person("張三", 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;
}
結果：
姓名：張三
年齡：0
姓名：李四
年齡：1
職稱：副教授
姓名：王五
年齡：2
學號：20151653
測試2：
void test()
{
Person* pPerson = new Person("張三", 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;
}
結果：
姓名：張三
年齡：0
姓名：李四
年齡：0
職稱：副教授
姓名：王五
年齡：0
學號：20151653
純虛函數(shù)
在上面的例子中，我們假設所有的人都要工作，但不同的人工作的方式不同。于是我們就要強制要求繼承自Person的子類都要有工作的方法，這就需要純虛函數(shù)。定義如下：
【Demo6】
class Person
{
public:
//... 省略
virtual void DoWork() = 0;
//... 省略
};
但此時我們編譯
Person* pPerson = new Person("張三", 22);
這句話時會報錯:error C2259: ‘Person' : cannot instantiate abstract class
這是因為我們并沒有為Person實現(xiàn)DoWork方法，而包含純虛函數(shù)的類是一個抽象的類，抽象類不能被實例化。
于是我們在子類中對它實現(xiàn)如下：
【Demo7】
class Teacher : public Person
{
public:
//... 省略
virtual void DoWork()
{
cout << "教書..." << endl;
}
//... 省略
};
class Student : public Person
{
public:
//... 省略
virtual void DoWork()
{
cout << "學習..." << endl;
}
//... 省略
};
沒用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;
}
結果：
教書…
學習…
純虛函數(shù)用法要點：
- 純虛函數(shù)的聲明方式：virtual RETURN_TYPE functionName(ARGS 參數(shù)列表) = 0;
- 含有純虛函數(shù)的類是一個抽象的類，抽象類不能被實例化。
- 包含純虛函數(shù)的抽象類常用來當作對外的接口，說明這個類有什么功能，而沒有具體的實現(xiàn)，基體的實現(xiàn)交由子類完成。
通過以上對普通成員函數(shù)、虛函數(shù)以及純虛函數(shù)的介紹，希望可以對大家有所幫助。
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