246071-Либерти-Освой-самостоятельно-С-за-21-день (852741), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Причем всегда будет вызываться вариант метода, специфичный для классавыбранногообъекта.Затем этот указатель можно использовать для вызова любого метода класса Mammal.Причем если метод был замещен, скажем, в классе Dog, то при обращении к методу черезуказатель будет вызываться именно вариант, указанный в данном производном классе. В этомсуть использования виртуальных функций. Листинг 11.8 показывает, как работает виртуальнаяфункцияичтопроисходитсневиртуальнойфункцией.Листинг11.8.Использованиевиртуальныхметодов1://Листинг11.8.Использованиевиртуальныхметодов2:3:#include<iostream.h>4:5:classMammal6:{7:public:8:Mammal():itsAge(1){cout<<"Mammalconstructor...\n";}9:virtual~Mammal(){cout<<"Mammaldestructor...\n";}10:voidMove()const{cout<<"Mammalmoveonestep\n";}11:virtualvoidSpeak()const{cout<<"Mammalspeak!\n";}12:protected:13:intitsAge;14:15:};16:17:classDog:publicMammal18:{19:public:20:Dog(){cout<<"DogConstructor...\n";}21:virtual~Dog(){cout<<"Dogdestructor...\n";}22:voidWagTail(){cout<<"WaggingTail...\n";}23:voidSpeak()const{cout<<"Woof!\n";}24:voidMove()const{cout<<"Dogmoves5steps...\n";}25:};26:27:intmain()28:{29:30:Mammal*pDog=newDog;31:pDog->Move();32:pDog->Speak();33:34:return0;35:}Результат:Mammalconstructor...DogConstructor...MammalmoveonestepWoof!Анализ: В строке 11 объявляется виртуальный метод Speak() класса Mammal.Предполагается, что данный класс должен быть базовым для других классов.
Вероятно также,чтоданнаяфункцияможетбытьзамещенавпроизводныхклассах.Встроке30создаетсяуказательклассаMammal(pDog),ноемуприсваиваетсяадресновогообъекта производного класса Dog. Поскольку собака является млекопитающим, это вполнелогично. Данный указатель затем используется для вызова функции Move(). Поскольку pDogизвестен компилятору как указатель класса Mammal, результат получается таким же, как приобычномвызовеметодаMove()изобъектаклассаMammal.В строке 32 через указатель pDog делается обращение к методу Speak(). В данном случаеметод Speak() объявлен как виртуальный, поэтому вызывается вариант функции Speak(),замещенныйвклассеDog.Это кажется каким-то волшебством.
Хотя компилятор знает, что указатель pDogпринадлежит классу Mammal, тем не менее происходит вызов версии функции, объявленной вдругомпроизводномклассе.Еслисоздатьмассивуказателейбазовогокласса,каждыйизкоторыхуказывал бы на объект своего производного класса, то, обращаясь попеременно к указателямданногомассива,можноуправлятьвыполнениемвсехвариантовзамещенногометода.Этаидеяреализованавлистинге11.9.Листинг11.9.Произвольноеобращениекнаборувиртуальныхфункций1://Листинг11.9.Произвольноеобращениекнаборувиртуальныхфункций2:3:#include<iostream.h>4:5:classMammal6:{7:public:8:Mammal():itsAge(1){}9:virtual~Mammal(){}10:virtualvoidSpeak()const{cout<<"Mammalspeak!\n";}11:protected:12:intitsAge;13:};14:15:classDog:publicMammal16:{17:public:18:voidSpeak()const{cout<<"Woof!\n";}19:};20:21:22:classCat:publicMammal23:{24:public:25:voidSpeak()const{cout<<"Meow!\n";}26:};27:28:29:classHorse:publicMammal30:{31:public:32:voidSpeak()const{cout<<"Whinny!\n";}33:};34:35:classPig:publicMammal36:{37:public:38:voidSpeak()const<cout<<"Oink!\n";}39:};40:41:intmain()42:{43:Mammal*theArray[5];44:Mammal*ptr;45:intchoice,i;46:for(i=0;i<5;i++)47:{48:cout<<"(1)dog(2)cat(3)horse(4)pig:";49:cin>>choice;50:switch(choice)51:{52:case1:ptr=newDog;53:break;54:case2;ptr=newCat;55:break;56:case3:ptr=newHorse;57:break;58:case4:ptr=newPig;59:break;60:default:ptr=newMammal;61:break;62:}63:theArray[i]=ptr;64:}65:for(i=0;i<5;i++)66:theArray[i]->Speak();67:return0;68:}Результат:(1)dog(2)cat(3)horse(4)pig:1(1)dog(2)cat(3)horse(4)pig:2(1)dog(2)cat(3)horse(4)pig:3(1)dog(2)cat(3)horse(4)pig;4(1)dog(2)cat(3)horse(4)pjg:5Woof!Meow!Whinny!0ink!Mammalspeak!Анализ: Чтобы идея использования виртуальных функций была понятнее, в даннойпрограмме этот метод раскрыт наиболее явно и четко.
Сначала определяется четыре класса —Dog,Cat,HorseиPig,которыеявляютсяпроизводнымиотбазовогоклассаMammal.Встроке10объявляетсявиртуальнаяфункцияSpeak()классаMammal.Встроках18,25,32и38указаннаяфункциязамещаетсявовсехсоответствующихпроизводныхклассах.Пользователюпредоставляетсявозможностьвыбратьобъектлюбогопроизводногокласса,ивстроках46—64создаетсяидобавляетсявмассивуказательклассаMammalнавновьсозданныйобъект.ВопросыиответыЕслифункция-членбылаобъявленакаквиртуальнаявбазовомклассе,следуетлиповторноуказыватьвиртуальностьприобъявленииэтогометодавпроиз-водномклассе?Нет.Еслиметодужебылобъявленкаквиртуальный,тоонбудетоставатьсятаким,несмотряна замещение его в производном классе. В то же время для повышения читабельностипрограммы имеет смысл (но не требуется) и в производных классах продолжать указывать навиртуальностьданногометодаспомощьюключевогословаvirtual.Примечание:Во время компиляции неизвестно, объект какого класса захочет создатьпользователь и какой именно вариант метода Speak() будет использоваться.
Указатель ptrсвязывается со своим объектом только во время выполнения программы. Такое связываниеуказателя с объектом называется динамическим, в отличие от статического связывания,происходящегововремякомпиляциипрограммы.КакработаютвиртуальныеметодыПрисозданииобъектавпроизводномклассе,напримервклассеDog,сначалавызываетсяконструктор базового, а затем — производного класса.
Схематично объект класса Dog показаннарис.11.2.Обратитевнимание,чтообъектпроизводногоклассасостоиткакбыиздвухчастей,одна из которых создается конструктором базового класса, а другая — конструкторомпроизводногокласса.Рис.11.2.СозданныйобъектклассаDogРис.11.3.ТаблицавиртуальныхфункцийклассаMammalЕсли в каком-то из объектов создается обычная не виртуальная функция, то всю полнотуответственности за эту функцию берет на себя объект.
Большинство компиляторов создаюттаблицы виртуальных функций, называемые также v-таблицами. Такие таблицы создаются длякаждого типа данных, и каждый объект любого класса содержит указатель на таблицувиртуальныхфункций(vptr,илиv-указатель).Хотя детали реализации выполнения виртуальных функций меняются в разныхкомпиляторах,самивиртуальныефункциибудутработатьсовершенноодинаково,независимооткомпилятора.Рис.11.4.ТаблицавиртуальныхфункцийклассаDogИтак, в каждом объекте есть указатель vptr, который ссылается на таблицу виртуальныхфункций,содержащую,всвоюочередь,указателинавсевиртуальныефункции.(Болееподробноуказатели на функции рассматриваются на занятии 14.) Указатель vptr для объекта класса Dogинициализируется при создании части объекта, принадлежащей базовому классу Mammal, какпоказанонарис.11.3.ПослевызоваконструктораклассаDogуказательvptrнастраиваетсятакимобразом,чтобыуказывать на замещенный вариант виртуальной функции (если такой есть), существующий дляклассаDog(рис.11.4).В результате при использовании указателя на класс Mammal указатель vptr по- прежнемуссылаетсянатотвариантвиртуальнойфункции,которыйсоответствуетреальномутипуобъекта.Поэтому при обращении к методу Speak() в предыдущем примере выполнялась та функция,котораябылазаданавсоответствующемпроизводномклассе.Нельзябратьтам,находясьздесьЕсли для объекта класса Dog объявлен метод WagTail(), который не принадлежит классуMammal, то невозможно получить доступ к этому методу, используя указатель класса Mammal(если только этот указатель не будет явно преобразован в указатель класса Dog).
ПосколькуфункцияWagTail()неявляетсявиртуальнойинепринадлежитклассуMammal,тодоступкнейможнополучитьтолькоизобъектаклассаDogилиспомощьюуказателяэтогокласса.Поскольку любые преобразования чреваты ошибками, создатели C++ допустили толькоявные преобразования типов. Всегда можно преобразовать любой указатель класса Mammal вуказатель класса Dog, но есть более надежный и безопасный способ вызова метода WagTail().Чтобы разобраться в тонкостях упомянутого метода, необходимо освоить множественноенаследование, о котором речь пойдет на следующем занятии, или научиться работе сшаблонами,чтобудеттемойзанятия20.ДроблениеобъектаСледует обратить внимание, что вся магия виртуальных функций проявляется только приобращении к ним с помощью указателей и ссылок.
Если передать объект как значение, товиртуальнуюфункциювызватьнеудастся.Этапроблемапоказанавлистинге11.10.Листинг11.10.Дроблениеобъектаприпередачеегокакзначения1://Листинг11.10.Дроблениеобъектаприпередачиегокакзначения2:3:#include<iostream.h>4:5:classMammal6:{7:public:8:Mammal():itsAge(1){}9:virtual~Mammal(){}10:virtualvoidSpeak()const{cout<<"Mammalspeak!\n";}11:protected:12:intitsAge;13:};14:15:classDog:publicMammal16:{17:public:18:voidSpeak()const{cout<<"Woof!\n";}19:};20:21:classCat:publicMammal22:{23:public:24:voidSpeak()const{cout<<"Meow!\ri";>25:};26:27:voidValueFunction(Mammal);28:voidPtrFunction(Mammal*);29:voidRefFunction(Mammal&);30:intmain()31:{32:Mammal*ptr=0;33:intchoice;34:while(1)35:{36:boolfQuit=false;37:cout<<"(1)dog(2)cat(0)Quit:";38:cin>>choice;39:switch(choice)40:{41:case0:fQuit=true;42:break;43:case1:ptr=newDog;44:break;45:case2:ptr=newCat;46:break;47:default:ptr=newMammal;48:break;49:}50:if(fQuit)51:break;52:PtrFunction(ptr);53:RefFunction(*ptr);54:ValueFunction(*ptr);55:}56:return0;57:}58:59:voidValueFunction(MammalMammalValue)60:{61:MammalValue.Speak();62:}63:64:voidPtrFunction(Mammal*pMammal)65:{66:pMammal->Speak();67:}68:69:voidRefFunction(Mammal&rMammal)70:{71:rMammal.Speak();72:}Результат:(1)dog(2)cat(0)Quit:1WoofWoofMammalSpeak!(1)dog(2)cat(0)Quit:2Meow!Meow!MammalSpeak!(1)dog(2)cat(0)Quit:0Анализ:Встроках5—25определяютсяклассыMammal,DogиCat.Затемобъявляютсятрифункции — PtrFunction(), RefFunction() и ValueFunction().
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
