246071-Либерти-Освой-самостоятельно-С-за-21-день (852741), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Методы GetArea() и GetPerim()возвращают -1 как сообщение об ошибке, а метод Draw() не выполняет никаких действий.Давайте подумаем, можно ли в принципе нарисовать форму? Можно нарисовать окружность,прямоугольникиликвадрат,ноформа—этоабстракция,которуюневозможноизобразить.Класс Circle производится от класса Shape, и в нем замещаются три виртуальных метода.Обратите внимание, что в данном случае нет необходимости использовать ключевое словоvirtual,посколькувиртуальностьфункцийнаследуетсявпроизводномклассе.Темнеменеедлянапоминанияовиртуальностииспользуемыхфункцийнелишнимбудетявноуказатьэто.Класс Square производится от класса Rectangle и наследует от него все методы, причемметодGetPerim()замещаетсявновомклассе.Все методы должны функционировать нормально в производных классах, но не в базовомклассеShape,посколькуневозможносоздатьэкземплярформыкактаковой.Программадолжнабыть защищена от попытки пользователя создать объект этого класса.
Класс Shape существуеттолькодлятого,чтобыподдерживатьинтерфейс,общийдлявсехпроизводныхклассов,поэтомуобэтомтипеданныхговоряткакобабстрактном,илиADT(AbstractDataТуре).Абстрактный класс данных представляет общую концепцию, такую как форма, а неотдельные объекты, такие как окружность или квадрат. В C++ ADT по отношению к другимклассам всегда выступает как базовый, для которого невозможно создать функциональныйобъектабстрактногокласса.ЧистыевиртуальныефункцииC++ поддерживает создание абстрактных типов данных с чистыми виртуальнымифункциями.Чистымивиртуальнымифункцияминазываютсятакие,которыеинициализируютсянулевымзначением,например:virtualvoidDraw()=0;Класс, содержащий чистые виртуальные функции, является ADT.
Невозможно создатьобъектдлякласса,которыйявляетсяADT.Попыткасозданияобъектадлятакогоклассавызоветсообщение об ошибке во время компиляции. Помещение в класс чистой виртуальной функциибудетозначатьследующее:•невозможностьсозданияобъектаэтогокласса;•необходимостьзамещениячистойвиртуальнойфункциивпроизводномклассе.Любой класс, произведенный от ADT, унаследует от него чистую виртуальную функцию,которую необходимо будет заместить, чтобы получить возможность создавать объекты этогокласса. Так, если класс Rectangle наследуется от класса Shape, который содержит три чистыевиртуальныефункции,товклассеRectangleдолжныбытьзамещенывсеэтитрифункции,иначеонтожебудетADT.Влистинге13.8измененообъявлениеклассaShapeтакимобразом,чтобыонстал абстрактным типом данных. Остальная часть листинга 13.7 не изменилась, поэтому неприводится.Простозаменитеобъявлениеклассавстроках7—16листинга13.7листингом13.8изапуститепрограмму.Листинг13.8.Абстрактныетипыданных1:классShape2:{3:public:4:Shape(){}5:~Shape(){}.6:virtuallongGetArea()=0;//ошибка7:virtuallongGetPerim()=0;8:virtualvoidDraw()=0;9:private:10:};Результат:(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:2xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:3xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:0Анализ: Как видите, выполнение программы не изменилось.
Просто теперь в программеневозможносоздатьобъектклассаShape.АбстрактныетипыданныхЧтобы объявить класс как абстрактный тип данных.достаточно добавить в него одну илинесколько чистых виртуальных функций. Для этогопосле объявления функции необходимодобавить-0,например:сlassShape{virtualvoidDraw()=0;//чистаявиртуальнаяфункция}ВыполнениечистыхвиртуальныхфункцийОбычно чистые виртуальные функции объявляются в абстрактном базовом классе и невыполняются.Посколькуневозможносоздатьобъектабстрактногобазовогокласса,какправило,нетнеобходимостииffвыполнениичистойвиртуальнойфункции.КлассADTсуществуеттолькокакобъявлениеинтерфейсаобъектов,создаваемыхвпроизводныхклассах.Тем не менее все же иногда возникает необходимость выполнения чистой виртуальнойфункции. Она может быть вызвана из объекта, произведенного от ADT, например чтобыобеспечить общую функциональность для всех замещенных функций. В листинге 13.9представлен видоизмененный листинг 13.7, в котором класс Shape объявлен как ADT и впрограмме выполняется чистая виртуальная функция Draw().
Функция замещается в классеCircle,чтонеобходимодлясозданияобъектаэтогокласса,новобъявлениизамещеннойфункцииделаетсявызовчистойвиртуальнойфункцииизбазовогокласса.Этосредствоиспользуетсядлядостижениядополнительнойфункциональностиметодовкласса.В данном примере дополнительная функциональность состоит в выведении на экранпростого сообщения. В реальной программе чистая виртуальная функция может содержатьдостаточно сложный программный код, например создание окна, в котором рисуются всефигуры,выбираемыепользователем.Листинг13.9.Выполнениечистыхвиртуальныхфункций1://Выполнениечистыхвиртуальныхфункций2:3:#include<iostream.h>4:5:classShape6:{7:public:8:Shape(){}9:virtual~Shape(){}10:virtuallongGetArea()=0;11:virtuallongGetPerim()=0;12:virtualvoidDraw()=0;13:private:14:};15:16:voidShape::Draw()17:{18:cout<<"Abstractdrawingmechanism!\n";19:}20:21:classCircle:publicShape22:{23:public:24:Circle(intradius):itsRadius(radius){}25:virtual~Circle(){}26:longGetArea(){return3*itsRadius*itsRadius;}27:longGetPerim(){return9*itsRadius;}28:voidDraw();29:private:30:intitsRadius;31:intitsCircumference;32:};33:34:voidCircle::Draw()35:{36:cout<<"Circledrawingroutinehere!\n";37:Shape::Draw();38:}39:40:41:classRectangle:publicShape42:{43:public:44:Rectangle(intlen,intwidth):45:itsLength(len),itsWidth(width){}46:virtual~Rectangle(){}47:longGetArea(){returnitsLength*itsWidth;}48:longGetPerim(){return2*itsLength+2*itsWidth;49:virtualintGetLength(){returnitsLength;>50:virtualintGetWidth(){returnitsWidth;}51:voidDraw();52:private:53:intitsWidth;54:intitsLength;55:};56:57:voidRectangle::Draw()58:{59:for(inti=0;i<itsLength;i++)60:{61:for(intj=0;j<itsWidth;j++)62:cout<<"x";63:64:cout<<"\n";65:}66:Shape::Draw();67:}68:69:70:classSquare:publicRectangle71:{72:public:73:Square(intlen);74:Square(intlen,intwidth);75:virtual~Square(){}76:longGetPerim(){return4*GetLength();}77:};78:79:Square::Square(intlen):80:Rectangle(len,len)81:{}82:83:Square::Square(intlen,intwidth):84:Rectangle(len,width)85:86:{87:if(GetLength()!=GetWidth())88:cout<<"Error,notasquare...aRectangle??\n";89:}90:91:intmain()92:{93:intchoice;94:boolfQuit=false;95:Shape*sp;96:97:while(1)98:{99:cout<<"(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:";100:cin>>choice;101:102:switch(choice)103:{104:case1:sp=newCircle(5);105:break;106:case2:sp=newRectangle(4,6);107:break;108:case3;sp=newSquare(5);109:break;110:default:fQuit=true;111:break;112:}113:if(fQuit)114:break;115:116:sp->Draw();117:deletesp;118:cout<<"\n";119:}120:return0;121:}Результат:(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:2xxxxxxxxxxxxxxxxxxXXXХXXAbstractdrawingmechanism!(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:3xxxxxXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXAbstractdrawingmechanism!(1)Circle(2)Rectangle(3)Square(0)Quit:0Анализ: В строках 5—14 объявляется класс абстрактного типа данных Shape с тремячистымивиртуальнымифункциями.Впрочем,длятогочтобыкласссталADT,достаточнобылообъявитьвнемхотябыодинизметодовкакчистуювиртуальнуюфункцию.Далее в программе все три функции базового класса замешаются в производных классахCircle и Rectangle, но одна из них — функция Draw() — выполняется как чистая виртуальнаяфункция, поскольку в объявлении замещенного варианта функции в производных классах естьвызов исходной функции из базового класса.
В результате выполнение этой функции в обоихпроизводныхклассахприводитквыведениюнаэкранодногоитогожесообщения.СложнаяиерархияабстракцийИногда бывает необходимо произвести один класс ADT от другого класса ADT, напримердля того, чтобы в производном классе ADT преобразовать в обычные методы часть функций,объявленных в базовом классе как чистые виртуальные, оставив при этом другие функциичистыми.Так,вклассеAnimalможнообъявитьметодыEat(),Sleep(),Move()иReproduce()какчистыевиртуальныефункции.ЗатемотклассаAnimalпроизводятсяклассыMammalиFish.Исходя из соображения, что все млекопитающие размножаются практически одинаково,имеет смысл в классе Mammal преобразовать метод Reproduce() в обычный, оставив при этомметодыEat(),Sleep()иMove()чистымивиртуальнымифункциями.ЗатемотклассаMammalпроизводитсяклассDog,вкоторомнеобходимозаместитьвсетриоставшиеся чистые виртуальные функции, чтобы получить возможность создавать объектыклассаDog.Таким образом, наследование одного класса ADT от другого класса ADT позволяетобъявлять общие методы для всех следующих производных классов, чтобы не замещать потомэтифункциипоотдельностивкаждомпроизводномклассе.Влистинге13.10показанбазовыйкостякпрограммы,вкоторомиспользуетсяобъявленныйвышеподход.Листинг13.10.НаследованиеклассаADTотдругогоклассаADT1://Листинг13.10.2://DerivingADTsfromotherADTs3:#include<iostream.h>4:5:enumCOLOR{Red,Green,Blue,Yellow,White,Black,Brown};6:7:classAnimal//ОбщийбазовыйклассдляклассовMammalиFish8:{9:public:10:Animal(int);11:virtual~Animal(){cout<<"Animaldestructor...\n";}12:virtualintGetAge()const{returnitsAge;}13:virtualvoidSetAge(intage){itsAge=age;}14:virtualvoidSleep()const=0;15:virtualvoidEat()const=0;16:virtualvoidReproduce()const=0;17:virtualvoidMove()const=0;18:virtualvoidSpeak()const=0;19:private:20:intitsAge;21:};22:23:Animal::Animal(intage):24:itsAge(age)25:{26:cout<<"Animalconstructor...\n";27:}28:29:classMammal:publicAnimal30:{31:public:32:Mammal(intage):Animal(age)33:{cout<<"Mammalconstructor...\n";}34:virtual~Mammal(){cout<<"Mammaldestructor...\n";}35:virtualvoidReproduce()const36:{cout<<"Mammalreproductiondepicted...\n";}37:};38:39:classFish:publicAnimal40:{41:public:42:Fish(intage):Animal(age)43:{cout<<"Fishconstructor...\n";}44:virtual~Fish(){cout<<"Fishdestructor...\n";}45:virtualvoidSleep()const{cout<<"fishsnoring...\n";}46:virtualvoidEat()const{cout<<"fishfeeding...\n";}47:virtualvoidReproduce()const48:{cout<<"fishlayingeggs...\n";}49:virtualvoidMove()const50:{cout<<"fishswimming...\n";}51:virtualvoidSpeak()const{}52:};53:54:classHorse:publicMammal55:{56:public:57:Horse(intage,COLORcolor):58:Mamrnal(age),itsColor(color)59:{cout<<"Horseconstructor...\n";}60:virtual~Horse(){cout<<"Horsedestructor...\n";}61:virtualvoidSpeak()const{cout<<"Whinny!...\n";}62:virtualCOLORGetItsColor()const{returnitsColor;}63:virtualvoidSleep()const64:{cout<<"Horsesnoring.,.\n";}65:virtualvoidEat()const{cout<<"Horsefeeding...\n";}66:virtualvoidMove()const{cout<<"Horserunning...\n";}67:68:protected:69:COLORitsColor;70:};71:72:classDog:publicMammal73:{74:public:75:Dog(intage,COLORcolor):76:Mammal(age),itsColor(color)77:{cout<<"Dogconstructor...\n";}78:virtual~Dog(){cout<<"Dogdestructor...\n";}79:virtualvoidSpeak()const{cout<<"Woof!...\n";}80:virtualvoid51eep()const{cout<<"Dogsnoring...\n";}81:virtualvoidEat()const{cout<<"0ogeating...\n";}82:virtualvoidMove()const{cout<<"Dogrunning...\n";}83:virtualvoidReproduce()const84:{cout<<"Dogsreproducing...\n";}85:86:protected:87:COLORitsColor;88:};89:90:intmain()91:{92:Animal*pAnimal=0;93:intchoice;94:boolfQuit=false;95:96:while(1)97:{98:cout<<"(1)Dog(2)Horse(3)Fish(0)Quit:";99:cin>>choice;100:101:switch(choice)102:{103:case1:pAnimal=newDog(5,Brown);104:break;105:case2:pAnimal=newHorse(4,Black);106:break;107:case3:pAnimal=new108:break;109:default:fQuit=true110:break;111:}112:if(fQuit)113:break;114:115:pAnimal->Speak();116:pAnimal->Eat();117:pAnimal->Reproduce();118:pAnimal->Move();119:pAnimal->Sleep();120:deletepAnimal;121:cout<<"\n";122:}123:return0;124:}Результат:(1)Dog(2)Horse(3)Bird(0)Quit:1Animalconstructor...Mammalconstructor...Dogconstructor...Woof!...Dogeating...Dogreproducing....Dogrunning...Dogsnoring...Dogdestructor...Mammaldestructor...Animaldestructor...(1)Dog(2)Horse(3)Bird(0)Quit:0Анализ: В строках 7—21 объявляется абстрактный тип данных Animal.Единственныйметодэтогокласса,неявляющийсячистойвиртуальнойфункцией,этообщийдляобъектов всех производных классов метод itsAge.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
