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目 录 F第1章 C+概述 F第2章 数据类型、运算符和表达式 F第3章 简单的输入/输出 F第4章 C+的流程控制 F第5章 函数 F第6章 编译预处理 F第7章 数组 F第8章 结构体、共同体和枚举类型 F第9章 指针和引用 F第10章 类和对象 F第11章 类和对象的其他特性 F第12章 继承和派生 F第13章 多态性 F第14章 输入/输出流 F第15章 模板 v第一部分 面向过程的程序设计 v第二部分 面向对象的程序设计 第13章 多态性 13.1 函数重载 13.2 运算符重载 13.3 静态联编 13.4 动态联编和虚函数 13.5 纯虚函数和抽象类 第 13 章 多态性 多态性是实现 OOP 的关键技术之一。 在C+中，多态性分为两种： 静态多态 动态多态 函数重载和运算符重载属于静态多态。 函数重载：相同函数名可以完成不同功能。 运算符重载：相同运算符完成不同功能。 动态多态是指：程序执行过程中确定的关系， 如动态确定函数的调用关系。 运行时的多态（动态多态） 是通过类的继承和虚函数来实现的。 13.1 函数重载 参见5.6节（略） 13.2 重载运算符 C+中所有的运算符都已预先定义了用法及意义。 如：+ * / = 等，适用于已有的数据类型。 已定义的用法及意义是不允许用户改变的。 如果用户定义了新的数据类型，希望已定义的运算符 能适应新的数据类型， 如: 前述 Complex 类的加法运算 Complex c1, c2, c3; c3 = add(c1, c2); /以前通过函数实现加法运算 c2.add(c3); / 或通过成员函数实现 c3 = c1 + c2; /能否直观地写成这样？ 能 ! 运算符的重载可以达到此目的。 允许重载 和 不允许重载的运算符见13-1和13-2表。 13.2.1 运算符重载的几点说明 重载运算符的限制 （1）只能对已有运算符重载，不可臆造新的运算符。 （2）不允许改变运算符的优先级和结合性。 （3）不允许改变运算符的语法结构， 如二元运算符只能重载成二元运算符， 一元运算符只能重载成一元运算符。 1.重载为类的成员函数 在类内定义运算符重载函数的格式为： operator ( ) 以 operator 为关键字，编译器可以很容易将 运算符重载函数与其他成员函数区别开来。 例13.2 实现复数类的“+”，“-”等重载运算 关键部分见下页 13.2.2 运算符重载的两种方式 在类外定义运算符重载函数的格式为： :operator ( ) 特殊的成员函数名 class Complex float Real, Image; public: . Complex operator +(const Complex Complex operator +(double); Complex operator-(const Complex Complex operator-(double); Complex operator-(void); ; Complex Complex:operator +(const Complex Complex Complex:operator +(double r) return Complex(Real+r, Image); Complex Complex:operator-(void) return Complex(-Real, -Image); void main( ) Complex c1(2, 3), c2(4, -2), c3; c3 = c1+c2 ; c3 = c1+5 ; c3 = - c1; 编译器将 c1+c2 解释为：c1.operator+(c2) 将 c1+5 解释为：c1.operator+(5) 第1个运算量是对象，第2个运算量是参数。 阅读教材上程序全文（讲解略） 将 - c1 解释为：c1.operator( ) 当用成员函数实现运算符的重载时，重载函数的 参数个数只能是 0 个或 1 个。分别实现：一元、二元 运算符的重载。 2.重载为友元函数 例13.3 用友元函数实现复数类的“+”和“” 重载运算 关键部分见下页 在类内定义友元重载函数的格式为： friend operator ( ) 在类外定义友元重载函数的格式为： operator ( ) class Complex float Real, Image; public: . friend Complex operator +(const Complex friend Complex operator(const Complex ; Complex operator +(const Complex t.Real=c1.Real+c2.Real; t.Image=c1.Image+c2.Image; return t; Complex operator(const Complex c) /一元运算 return Complex(c.Real, c.Image) ; 不是类的成员函数 在 main( )函数中, 若有 Complex c1,c2; 则编译器将 c1+c2 解释为： operator+(c1, c2) 将 c1 解释为：operator(c1) 阅读教材上程序全文（讲解略） 当用友元函数实现运算符的重载时，重载函数的 参数个数只能是1 个或 2 个。 分别实现：一元运算符重载、二元运算符重载 3.两种重载方式的比较 成员实现：将 c1+c2 解释为：c1.operator +(c2) 友元实现：将 c1+c2 解释为：operator +(c1, c2) 成员实现：将 c1+5.6 解释为：c1.operator +(5.6) 友元实现：将 c1+5.6 解释为：operator +(c1, 5.6) 成员实现：将 5.6 + c1解释为： 5.6.operator + (c1) 友元实现：将 5.6 + c1解释为：operator + ( 5.6, c1) 因此： 对一般的二元运算符重载为友元函数比重载为成员函 数更优越。 但是对于赋值运算符，将其重载为成员函数较好，因 为赋值运算符是一个二元运算符， 其语法格式为 =， 第一个运算量必须是对象（变量也是对象），通过对象 调用成员函数比较自然。 若重载为友元，则可能会出现5.6=c这样的表达式，与赋 值表达式的语义不一致。 定义友元的目的是在友元函数中直接访问类的私有成员， 实际上，也可以通过公有函数接口访问类的私有成员， 所以实现运算符重载，可以即不用成员函数， 也不用友元函数。 class Complex float Real, Image; public: Complex(double r=0, double i=0) Real=r; Image=i; void SetReal(double Real) Complex:Real = Real; void SetImage(double Image) Complex:Image = Image; double GetReal( ) return(Real); double GetImage( ) return(Image); ; 4.使用非成员、非友元实现运算符的重载 例13.4： Complex operator +(Complex t.SetReal( c1.GetReal( )+c2.GetReal( ) ); t.SetImage( c1.GetImage( )+c2.GetImage( ) ); return t; void main( ) Complex c1(2, 3), c2(4, 8), c3; c3 = c1+c2; c3.Show( ); 编译器将 c1+c2 解释为： operator +(c1, c2) 对于Complex类，如有Complex c1(2, 3), c2; 则自动将 c2=c1; 处理成： c2.Real = c1.Real; c2.Image = c1. Image; 一般不会出现问题。 5. 何时必须重载 = 和 += 运算符？ 相同类型的对象之间是可以直接赋值的，C+将赋 值处理成两个对象的各个成员直接赋值。两个对象的 对应数据成员逐一赋值。 例13.5 在类中，用字符数组实现字符串。 见 “第13章 多态性(例子).doc” Num数组 Name数组 Score整数 stud1存储空间 Num数组 Name数组 Score整数 stud2存储空间 程序中A行使用赋值运算符进行对象整体赋值， C+将其处理成各个成员逐一赋值,如下图所示： : C+默认的处理是：strcpy(stud2.Num, stud1.Num); strcpy(stud2.Name, stud1.Name); stud2.Score = stud1.Score; 。 但是如果对象的成员中有成员指向动态分配的 数据空间就会出现问题。 例13.6 在类中，用指针实现字符串， 即字符串的空间是动态分配的。 class Student char *Nump; /学号，注意：用指针实现 char *Namep; /姓名，注意：用指针实现 int Score; /成绩 public: Student(char *nump=NULL, char *namep=NULL, int score=0) if(nump) /构造函数 Nump = new charstrlen(nump)+1; strcpy(Nump, nump); /动态分配存储空间 else Nump=NULL; if(namep) Score=score; Student( ) / 析构函数，释放指针指向的空间 if(Nump)delete Nump; if(Namep)delete Namep; void Show( ) if(Nump public: Complex(double r=0, double i=0) Real=r; Image=i; operator double ( ) / A 类型转换函数， / 将 Complex 类转换成 double 类 return Real; ; void main( ) Complex c(3,2); double x; x = c; / B cout :operator+ ( ) . 重载后置 + 运算符的成员函数的一般格式为： :operator+ (int) . int 用于区分，没有实际意义， 可给出实参，也可以不给出实参。 重载前置 + 运算符的友元函数的一般格式为： friend operator+ ( strcpy(s1, s2); /不能写成 s1= s2; strcat(s1, s2); /不能写成 s1= s1+s2; 能否定义一个字符串类：String 实现： String s1(“abc“), s2(“123“), s3; s1 = s2; s3 = s1 + s2; 能! 可以利用C+提供的运算符重载实现。 例13.18 定义字符串类String，并测试重载的运算符 以及成员函数 程序见 “第13章 多态性(例子).doc”，或阅读教材上的 程序。 重点讲解： (1) 说明：函数名后的 const (2) (拷贝)构造函数，在主函数中如何使用？ (3) 重载赋值 = 运算符 (4) 重载 + 运算符 (5) 类型转换函数 operator const char * (6) 删除子串图示见下页 删除子串： String operator - (const String double add(double a, double b) /重载函数2 return(a+b); void main( ) cout ( ) 13.4.1 虚函数 重点讲解： double CalcArea(Point /A Area( )是虚函数 void main( ) Point p(1, 2); Rectangle r(0, 0, 1, 1); Circle c(0, 0, 1); coutfun3( ); /E B b; b.fun1( ); / 调用A类的fun1( )和fun2( )，在A类的fun2( )函数中， / 在E行, this 是指向b的指针, 所以调用B的fun3( )函数 class A public: A( ) fun( ); virtual void fun( ) cout class A char *Aptr; public: A( ) Aptr = new char100; A( ) /析构函数不是虚函数 delete Aptr; cout ( ) = 0 ； 没有函数体。函数参数列表圆括号后面的“= 0”， 表示将函数名的值赋予0。 例13.27 定义抽象类，派生出若干类， 在派生类中实现纯虚函数。 程序见 “第13章 多态性(例子).doc”， 或阅读教材上的程序。 Point R