第8章 虚函数与多态性.pptVIP

第8章 虚函数与多态性 主要内容 8.1 向上类型转换 替代原则在C++中通过向上类型转换实现，可以将一个公有派生类的对象或地址作为基类对象或地址来处理。 派生类向上转换为基类类型，这在逻辑上是合理的，在物理上也是安全的。 在逻辑上方面，派生类继承基类的公共接口，能够发送给基类对象的消息也能够发送给派生类对象。派生类是特殊的基类类型，派生类对象（或地址）可以作为基类的实例（或地址），替代基类对象（或地址）使用。 在物理方面，基类的成员被派生类继承，在派生类对象中封装着一个无名的基类子对象，派生类对象的存储空间中从首地址开始存放的的这个基类子对象。因此，进行向上类型转换时，通过派生类对象切片，能够提供足够的基类信息，得到基类对象。而使用基类指针（或引用）指向派生类对象时也不会破坏指针（或引用）的指向规则。 面向基类编写程序 使用继承和替代原则对于改善代码的结构意义非凡。相对于各种特殊的派生类而言，基类更加抽象，更具一般性。相对于继承层次中比较稳定的上层类，低层派生类更容易发生变更，比如增加新派生类。面向基类在更高的抽象层次上编写程序，程序代码就不会依赖于特殊类型，更加稳定、健壮，具有更好的可扩展性。 一组employee类/通用payroll()函数 class employee{ void salary(){ } }; class manager : public employee{ public: void salary(){/*经理工资的计算和发放*/} }; class programmer : public employee{ public: void salary(){/*程序员工资的计算和发放*/} }; class parttime : public employee{ public: void salary(){/*兼职人员工资的计算和发放*/} }; void payroll(employee re) {//payroll函数 re.salary(); } 代码中类层次如下图所示 payroll()函数具有很强的适应性 程序中的payroll()是面向基类进行处理的函数，这使得payroll()函数具有很强的适应性，它能够处理任意特定类型的employee对象，包括manager、programmer及parttime。隐含的另一个优点是payroll()码的可扩展性：如果需要对类层次进行修改，比如添加新员工类型tester（测试人员），那么只要将tester作为employee的另一个派生类即可，不用修改payroll()函数，它对新增类型仍然适用。 programmer Ron; manager Harry; parttime Lily； payroll(Harry); //OK, manager转换为employee payroll(Ron);//OK, programmer转换为employee payroll(Lily);//OK, parttime转换为employee tester Albus; payroll(Albus);//OK, tester转换为employee 问题 为了避免对象切片现象，这里没有使用对象的向上类型转换。但是，即使引用或指针的向上类型转换仍然会损失源类型的信息。上面的各种员工实例经过转换会丢失自身的类型信息，编译器只知道re是employee类型的，并不知道re实际引用对象的真正类型。因而payroll函数中通过re调用的总是employee版本的salary()，而无法调用到各个派生类中重新定义的salary()操作。这样的替代显然不满足我们所设想的目标。 8.2 虚函数 向上类型转换会损失类型信息，不能真正实现替代原则。这个问题与C++默认的函数调用绑定方式有关。 8.2.1 函数调用绑定 把函数体和函数调用相联系称为绑定（binding，也译作捆绑或编联）。C++中，默认的函数调用绑定方式是早绑定。早绑定又称为静态绑定，即在程序运行之前，由编译器和连接器实现。 void payroll(employee re) { re.salary(); } 在payroll()函数中，对salary()的调用实施早绑定。编译器只知道re是employee类型的引用，所以将re.salary()的调用和employee类的salary()函数体联系在一起。这段程序在执行时就不可能调用到其他类的salary()函数代码。 晚绑定 解决这个问题的方法是使用晚绑定，将绑定推迟到程序运行时。在程序运行时，可以获知实际接收消息的对象的类型，根据这时的类型信息绑定函数调用。晚绑定又称为动态绑定或运行时绑定，必须有某种机制来确定运行时对象的