第十章虛擬函數 (Virtual Functions)

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拾卫
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1 繼承的優點程式碼再使用 (code reuse) 抽象概念再使用類別階層化澄清物件間的關係

2 繼承與 Code Reuse( 被動 ) 主計劃子計劃 1 子計劃 2 子計劃 3 ( 你所在的組 ) 類別庫函式庫 (.lib.dll)

3 繼承與 Code Reuse class List { void insert() { void delete() { 重新改寫??? (1) 原始碼在哪? (2) 還有其他使用者, 是否都同意改寫? 如果你對 class list list 感到 (1) 功能不足 (2) 原有功能不佳使用繼承來改善

4 繼承與 Code Reuse class List {.. insert(int n) ;. delete(int pos);; class List1: public List { node& operator[](int index) ; // 新增 void insert(int n) ; // 修改 : 更高效率的實作方式 ; void main() { List1 L;.. ; L.insert(15) ; cout << L[3] ;

5 可能結果主計劃子計劃 1 (List1) 子計劃 2 (List2) 子計劃 3 ( 沿用 List) 類別庫 (List,Stack )

6 繼承與 Code Reuse( 主動 ) Q: 設計一物件導向資料庫 : 儲存學校學生資料 [ 先修生 ] 學號系級高中校名 [ 僑生 ] 學號系級國籍 [ 交換學生 ] 學號系級國籍 [ 一般生 ] 學號系級選課 () 註冊 () 選課 () 註冊 () 工讀 () 選課 () 註冊 () 定期約談 () 選課 () 註冊 () 工讀 ()

7 作業 : list stack struct node {int info; node* next; ; class list { node *head, *tail ; int node_no ; public: list() ; list(const node& n) ; list(const list& L) ; ~list() ; int getsize() ; void insert(int pos, int value) ; // 0: first, node_no:last void delete(int pos) ; // 刪除第 pos 個元素 void show(string msg) ; // 印出串列內容 list& operator=(const list& L) ; friend list operator+(const list& L1, const list& L2) ; // 聯集 friend list operator*(const list& L1, const list& L2) ; // 交集 friend list operator-(const list&l1, const list& L2) ; // 差集

8 使用 list 產生 stack class stack: public list { stack() ; ~stack() ; operator=(const stack& s) ; void push(int x) ; // 加在 list 的最前端 int pop() ; // 刪除 list 的第一個元素 // list 中的 operator+, -, * 是否也被繼承?

9 測試 class list void main() { list L1, L2, L3 ; for (int i = 101; i<=108; i++) L1.insert(L1.getSize(),i) ; for (int j = 110; j>=105; j--) L2.insert(L2.getSize(), j) ; L1.show( L1= ); L2.show( L2= ) ; L3 = L1 + L2 ; L3.show( L3=L1+L2= ) ; L3 = L1 * L2; L3.show( L3=L1*L2= ) ; L3 = L1 L2; L3.show( L3=L1-L2= ) ; L3.delete(1) ; L3.delete(2) ; L3.show( after 2 delete, L3= ) ; stack s1, s2 ; for (int k=1; k<=10; k++) { if (k%3==0) s1.pop(); s1.push(k) ; s1.show( s1= ) ; s2 = s1; s2.show( s2= ) ;

10 第十章多型與虛擬函數 (Polymorphism & Virtual Functions) 10-1 衍生類別的指標 10-2 簡介虛擬函數 10-3 虛擬函數的細節 10-4 應用多型

11 多型編譯時期多型 ( 靜態多型 ) function overloading 如何正確呼叫同名的函數? 利用參數個數與型態 operator overloading 其實同 function overloading 執行時期多型 ( 或動態多型 ) 如何正確呼叫不同物件的相同名稱的成員函數利用繼承與多型

12 衍生類別與基底類別物件間的指定 (assignment) class base { int x ; public: setx(int n) { x=n; class derived: public base { int y ; public: setx(int n) { base::setx(3*n); sety(int n) { y = n; void main() { base b ; derived d ; b = d ; // 可乎? b.setx(5) ; // 哪個 setx() b.sety(10); //? d = b ; //? d.setx(5) ; d.sety(8); //?

13 結論 base Obj = derived Obj ( 可 ) derived Obj = base Obj ( 否 ) void main() { base b ; derived d ; b = d ; // 可 b.setx(5) ; // 哪個 setx() b.sety(10); //? 否 //? 可 d = b ; //? 否 d.setx(5) ; d.sety(8);

14 10-1 衍生類別的指標 Case 1 void main() { base *pb ; base b; derived d ; pb = &b ; // Sure! pb->setx(5) ; pb = &d ; // 可乎? pb->setx(5) ; // 哪個? pb->sety(10); //? 否 case 2 void main() { derived *pd ; base b; derived d ; pd = &b ; //??? 否 pd->setx(5) ; //? 否

15 衍生類別的參考 (reference) Case 1 void main() { base b; derived d ; base &refb1 = b ; // sure refb1.setx(5) ; // 哪個? base base& refb2 = d ; //?? 可 refb2.setx(5) ; refb2.sety(10); //?? 否 case 2 void main() { base b; derived d ; derived &refd1 = b ; //? 否 refb1.setx(5) ;

16 結論 : 自己寫 base-pointer = &derived-obj ( 可 ) base-reference = derived-obj ( 可 ) derived-pointer = &base-obj ( 否 ) derived-reference = base-obj ( 否 )

17 10-2 多型與虛擬函數甚麼是執行時期的多型? 是否能呼叫到正確的 move() 與 stop(); class car { move() ; stop(); class Benz: public car { move() ; stop(); class Volvo: public car { move() ; stop(); class Civic: public car { move() ; stop(); void main() { Benz b; Volvo v; Civic c ; demo(b); demo(v); demo(c) ; void demo(car& c) { c.move() ; c.stop() ;

18 不使用虛擬函數 class car { public:void move() { cout << car move ; class Benz: public car { public:void move() { cout << Benz move ; class Volvo: public car { public:void move() { cout << Volvo move ; void demo(car& c) { c.move() ; void main() { Benz b; Volvo v; demo(b); demo(v) ; 實際 try! 輸出結果為何?

19 甚麼是虛擬函數? 是一種宣告在基底類別中的成員函數提供執行時期多型的機制使用 virtual 保留字通常衍生類別會 override 它

20 使用虛擬函數 ( 配合 reference) class car { 實際 try! virtual void move() { cout << car move ; 輸出結果為何? class Benz: public car { void move() { cout << Benz move ; class Volvo: public car { void move() { cout << Volvo move ; void demo(car& c) { c.move() ; void main() { Benz b ;Volvo v; demo(b); demo(v) ;

21 使用虛擬函數 ( 配合 pointer) class car { virtual void move() { cout << car move ; class Benz: public car { void move() { cout << Benz move ; class Volvo: public car { void move() { cout << Benz move ; void demo(car *pc) { pc->move() ; void main() { Benz b ;Volvo v; demo(&b); demo(&v) ; 實際 try! 輸出結果為何?

22 使用虛擬函數 ( 配合物件傳遞 ) class car { virtual void move() { cout << car move ; class Benz: public car { void move() { cout << Benz move ; class Volvo: public car { void move() { cout << Benz move ; void demo(car c) { c.move() ; void main() { Benz b ;Volvo v; demo(b); demo(v) ; 實際 try! 輸出結果為何?

23 不使用多型可以嗎? 多型 : 一個介面多種用法 void move(car& c) { c.move() ;. 不多型 : void move(void *p, int type) { switch(type){ case 1: ((Benz *)p)->move(); break ; case 2: ((Volvo *)p)->move(); break ;

24 練習 class plane { virtual void fly() { takeoff(); onair(); landing(); void onair() { void takeoff() { void landing() { // 你不滿意 takeoff 的行為該如何?

25 Plane class plane{ public: virtual void fly() { takeoff(); onair(); landing(); void onair() {cout<<"onair"<<endl; virtual ; void takeoff() {cout<<"takeoff"<<end l; void landing() {cout<<"landing"<<end l; class F16:public plane{ public: // void fly(){cout<<"f16 fly"<<endl; void takeoff(){cout<<"f16 takeoff"<<endl; ; class B747:public plane{ public: // void fly(){cout<<"b747 fly"<<endl; void takeoff(){cout<<"b747 takeoff"<<endl; ; void demo(plane &p){p.fly(); void main() { B747 b; F16 f; demo(b); demo(f);

26 Case Study: p list head store(x); retrieve(); #1 #2 #n 如何利用 list 來模擬 ( 實作 ) stack 與 queue stack queue retrieve #1 store retrieve #1 #2 #n store #n

27 繼承示意圖 class list list { virtual void store(int i) i) ; virtual int intretrieve() ; class stack: public list list { void store(int i) i) ; int intretrieve() ; class queue: public list list { void store(int i) i) ; int intretrieve() ;

28 10-3 更多虛擬函數的細節純粹虛擬函數 (pure virtual function) class printer { string filename ; public: void reset() { virtual void print(int m)=0 ; 抽象類別 (abstract class) 當類別至少含有一個純粹虛擬函數時不能用來產生物件 e.g. printer p ; //XX

29 純粹虛擬函數的內容純粹虛擬函數 (pure virtual function) class printer { string filename ; public: virtual void reset()=0; virtual void print(int mode)=0 ;

30 純粹虛擬函數的特性衍生類別一定要 override 基底類別中所有的純粹虛擬函數 class printer {...; class HPLaserJet6L: public printer { ; void reset() { 自己的版本 void print(int mode) { 自己的版本

31 抽象類別的用途 ( 一 ) 設計共同的使用介面的類別 ( 衍生類別負責實作 ) class shape { string name ; public: virtual void draw(char b[][80])=0 ; // 不必有實作 virtual void clear()=0 ; // 不必有實作 ; class triangle: public shape { class circle: public shape { ;

32 抽象類別的用途 ( 二 ) 防止使用者產生不允許存在的物件 class shape { string name ; public: virtual void draw()=0 ; ; class triangle: public shape { class circle: public shape { ; void main() { shape s ; /* what??? */..

33 10-4 應用多型早期繫結 (early binding) 或編譯時期繫結 (compiling time binding) 一般函數超載函數夥伴函數非虛擬之成員函數晚期繫結 (late binding) 或執行時期繫結 (run-time binding) 虛擬函數 ( 效率較差 )

34 例子 early binding void fun(int x) { cout << x; void main() { fun(5) ; // early binding late binding // 承前例 void move(car& c) { c.move() ; // late binding void main() { Benz b; Volvo v ; int x ; cin >> x ; if (x%2) b.move();..

35 繼承與 Code Reuse( 主動 ) Q: 設計一物件導向資料庫 : 儲存學校學生資料 [ 先修生 ] 學號系級高中校名 [ 僑生 ] 學號系級國籍 [ 交換學生 ] 學號系級國籍 [ 一般生 ] 學號系級選課 () 註冊 () 選課 () 註冊 () 工讀 () 選課 () 註冊 () 定期約談 () 選課 () 註冊 () 工讀 ()

36 練習 class student { protected: string studid, name, ; public: void filldata()=0 ; void getid() { return ID; void show()=0 ; class LocalStudent: public student { string ID ; class AbroadStudent: public student { string passportid; string country ;

37 續 class IMStudents { const int MAX_STUD ; student *stud[720] ; public: students(string filename= ):MAX_STUD(720) { void adddata(string ID) ; int search(string ID) ; void main() { IMStudents ims( Imdata.txt ) ; while (true) {

運算子多載 Operator Overloading

運算子多載 Operator Overloading 多型 Polymorphism 講師 : 洪安 1 多型編譯時期多型 ( 靜態多型 ) function overloading 如何正確呼叫同名的函數? 利用參數個數與型態 operator overloading 其實同 function overloading 執行時期多型 ( 或動態多型 ) 如何正確呼叫不同物件的相同名稱的成員函數利用繼承與多型 2 子類別與父類別物件間的指定 (assignment)

第十章 虛擬函數 (Virtual Functions)

第十章虛擬函數 (Virtual Functions)