对C++中虚函数、纯虚函数在多态中作用的一点认识

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标题:对C++中虚函数、纯虚函数在多态中作用的一点认识 (原名)我对C++中虚函数、纯虚函数在实现多态中作用的一点浅薄认识

mahongxi(原作)


多态是面向对象程序设计和面向过程程序设计的主要区别之一,何谓多态?记得在CSDN里一篇论C++多态的文章里有一名话:“龙生九子,子子不同”多态就是同一个处理手段可以用来处理多种不同的情况,在钱能老师的《C++程序设计教程》书中有这样一个例子:
定义了一个小学生类
[本文全部代码均用伪码]
class Student
{public:
Student(){}
~Student(){}
void 交学费(){}
//......
};
里面有一个 “交学费”的处理函数,因为大学生和小学生一些情况类似,我们从小学生类中派生出大学生类:
class AcadStudent:public Student
{public:
AcadStudent(){}
~ AcadStudent(){}
void 交学费(){}

//.......
};

我们知道,中学生交费和大学生交费情况是不同的,所以虽然我们在大学生中继承了中学生的"交学费"操作,但我们不用,把它重载,定义大学生自己的交学费操作,这样当我们定义了一个小学生,一个大学生后:

Student A;
AcadStudent B;

A.交学费(); 即调用小学生的,B.交学费();是调用大学生的,功能是实现了,但是你要意识到,可能情况不仅这两种,可能N种如:小学生、初中生、高中生、研究生.....
它们都可以以Student[小学生类]为基类。

如果系统要求你在一群这样的学生中,随便抽出一位交纳学费,你怎么做?

:
//A为抽出来的要交学费的同学
{switch(typeof(A))
{case 小学生:A.小学生:: 交学费 ();break;
case 初中生:A.初学生:: 交学费 ();break;
case 高中生:A.高学生:: 交学费 ();break;

default:
.............
}
}

首先,我们要在每个类中定义一个 typeof()用来识别它的类型,然后还要在程序中进行区别,这样一来,虽然也行,但是,如果再增加类型则要改动switch,又走了面向过程的老路,而且想通过一个模块进行操作实现起来也有难度。
所以C++中提供了多态,即能通过迟后联编的技术实现动态的区分。
在基类的"交学费"前加个Virtual 用来告诉系统,遇到这个处理过程要等到执行时再确定到底调用哪个类的处理过程。这样一来就可以:

void 通用的交学费操作 (Student &A)
{A.交学费();
}

一下全部搞定,你再加新的类型我也不怕!!![具体的实现原理参考:《Inside The C++ Object Model》]。如果没有 virtual这一声明,那么,系统在执行前就确定了操作,比如把“大学生”传给
void 通用的交学费操作 (Student &A)
{A.交学费();
}
,则A.交学费();调用的是大学生类中继承于Student类中的“交学费操作”
所以虚函数对多态的实现是必要的。

为什么会出现纯虚函数呢?

如果按上面的例子进行编程,所有类型都继承小学生类,我们会发现一此小学生自己特定的东东[比如 void 上美术课();],也都被大学生继承来了,虽然不影响大学生的操作,但是随时间的加长,小学生类中自已所特定的东东越来越多,这样下去,大学生中冗余的数据就多了,有什么办法可以解决????

就是定义基类时定义一个抽象类,如学生类,在学生类中实现一此大家都有的操作
。这个过程就叫分解。
这个类子对纯虚函数的说明还不够明显,换个例子比如:



class 人()
{public :
//......
void 吃()
{人吃饭;
}
//......
char *Name;
int age;
};

class 狗()
{public :
//......
void 吃()
{狗吃屎;
}
//......
char *Name;
int age;
};

人类、狗类有一些相同的东东,如名字,年纪,吃的动作等,有人想到了为了代码的重用,让人类继承狗类,可是数据的冗余让这个想法完蛋了,所以有人又想出可不可以定义一个这样的类:


这个类界于人类狗类之间,有人类和狗类共有的一些东东,比如年纪,名字,体重什么的,但它是不存在实例的,它的存在意义也是只是为了派生其它类,如人类、狗类,这样可以使系统清淅、。。。。。、、反正好处多多。

在这个世界上根本不存在界于人狗之间的东东,所以这个“人狗之间类”中的“吃”也是没什么意义,你也很难为它的内容下个定义,况且也没必要,所以定义它为纯虚函数,形式为:virtual void 吃()=0; 用来告诉系统:
1、这个函数可以没有函数定义;
2、拥有本函数的类是抽象类;
你可能会说,即然纯虚函数没什么意义,为什么还要它,它的作用是什么呢?
为实现多态作准备!!!

由于抽象类的实例没意义,所以C++中不允许定义它的实例。(如果定义了这样的实例A,那么你调用A.吃()怎么办?)


当然了,你也可以在基类中,virtual 吃(){}
这样一来,基类就不是抽象类了,可以有实例,而且对于其它方面都不影响。

但你也要承认这样的对象是没有什么意识的,它的存在只能使你思考上增加负担,除错时还要考虑到是不是有这样类的对象在作怪,所以C++干脆提供了“虚函数”、抽象类,的机制,给我们操作时加了限制也可以认为是保险[不可以有抽象类的对象],试想当代码变得非常之庞大时,它的存在是多么有必要啊!!!





小弟的一点浊见,各位大侠见笑了。

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