Информатики и вычислительной техники

Учебные вопросы:
Доступ к виртуальным функциям через указатель базового класса.
Полиморфизм.

Работы с функциями через указатель
Пример 3:
#include
using namespace std;
class Base {
public:
void print() { cout << "Base Function" << endl; }
};
class Derived : public Base {
public:
void print() { cout << "Derived Function" << endl; }
};
int main() {
Derived derived1, *p1;
Base d1,*p2;
p1=&derived1;
p1->print();
p2=&d1;
p2->print();
return 0; }
Результат работы программы:

Вызов функций-членов базового и производного классов с помощью указателя на базовый класс. Рассмотрим программу, в которой вызовы функций-членов выполняются через указатели на объекты.
Кроме этого, особенностью программы является наследование классов и переопределение функции базового класса в двух производных от него классах.
Вызов функции задается выражением:
указатель_на_объект_класса -> обращение_к_функции-члену

class Base //Базовый класс
{
public:
void show() { cout <<"\n Base"; }
};
class Derv1:public Base // Производный класс 1
{
public:
void show() {cout<<"\n Derv1"; }
};
class Derv2:public Base // Производный класс 2
{
public:
void show() {cout<< "\n Derv2"; }
};
int main()
{
Base b, *p;
Derv1 dv1, *p1;
Derv2 dv2, *p2;
p=&b;
p->show();
p1=&dv1;
p1->show();
p2=&dv2;
p2->show();
return 0;
}
Пример 1. Доступ к функциям через указатели
Результат работы программы:

Сформулируем условие к тексту программы представленной на предыдущем слайде:
В main() объявлены объекты базового и производных классов, а также указатель на объекты базового класса и указатели на объекты каждого из производных классов. Функция show () определена в базовом классе Base и переопределяется в каждом из двух производных классов Derv1 и Derv2. Вызов функции show() во всех трех случаях выполняется с использованием указателей. В первом случае show() вызывается для объекта базового класса через указатель, указывающий на данный объект. В двух других случаях вызовы функции show() выполняются для объектов производных классов через соответствующие указатели на эти классы.

Теперь впервые обратим внимание на важную связь производного и базового классов (имеющую место не только в контексте рассматриваемой программы, а вообще при наследовании классов).
Уточняем:
указатель базового класса может указывать на объект производного класса.
Например, совершенно правильным является оператор
p = &dv1;
присваивающий указателю на базовый класс Base адрес объекта dv1 производного класса Derv1.
Указатель производного класса нельзя использовать для доступа к объектам базового класса.
Используем указанное свойство указателя базового класса в следующем варианте рассмотренной выше программы:

class Base //Базовый класс
{
public:
void show() { cout<<"\n Base"; } };
class Derv1:public Base // Производный класс 1
{
public:
void show() {cout<<"\n Derv1"; }
};
class Derv2:public Base // Производный класс 2
{
public:
void show() {cout<< "\n Derv2"; }
};
int main()
{
Base b, *p;
Derv1 dv1;
Derv2 dv2;
p=&b;
p->show();
p=&dv1;
p->show();
p=&dv2;
p->show();
return 0; }
Пример 2. Доступ к функциям через указатель базового класса

Результат работы программы:
Резутьтат отличается от результата предыдущей программы.
Во всех трех случаях вызова функции show () вызывается одна и та же функция - функция show () базового класса.
Именно такой вызов предусмотрен синтаксисом языка C++, т.е. выбор функции (не виртуальной) зависит только от типа указателя, но не от его значения.
"Настроив" указатель базового класса на объект производного класса, не удастся с помощью этого указателя вызвать функцию из производного класса.

Полиморфизм
Виртуальная функция в языке С++ — это особый тип функции, которая, при её вызове, выполняет «наиболее» дочерний метод, который существует между родительским и дочерними классами. Это свойство еще известно, как полиморфизм.
Полиморфизм – свойство, которое позволяет использовать одно и тоже имя функции для решения двух и более схожих, но технически разных задач.
Полиморфизм – возможность замещения методов объекта родителя методами объекта-потомка, имеющих то же имя.
Полиморфизм по-гречески означает «много форм». Объекты, имеющие общего предка, могут принимать разные формы, оставаясь при этом схожими.
Чтобы использовать полиморфизм, необходимо чтобы:
1) все классы-потомки являлись наследниками одного и того же базового класса;
2) функция, реализующая метод, должна быть объявлена виртуальной в базовом классе.
Виртуальным называется метод, ссылка на который вычисляется на этапе выполнения программы.

Рассмотрим пример 3, когда базовый и производные классы содержат функции с одни и тем же именем, и к ним обращаются с помощью указателей, но без использования виртуальных функций:

A, B, Base – это типы.
Указатели на объекты производных классов совместимы по типу с указателями на объекты базового класса.
Base *ptr; ptr=&a; ptr=&b;
НО указатели производных классов между собой не совместимы!
Пример:
A *ptr; ptr=&a;
ptr=&b; // указатель класса A не совместим с указателем класса B!!!
Теперь необходимо понять, какая собственно функция выполняется в этой строчке Ptr->Show();
Это функция Base::show() или A::show() или B:show()?
Результат выполнения дает простой ответ:
Base
Base
Всегда выполняется метод базового класса. Компилятор не смотрит на содержимое указателя, а выбирает метод, определяемый типом указателя!!

Доступ к виртуальным методам через указатели
Сделаем одну корректировку в нашей программе: поставим ключевое слово virtual перед объявлением функции show() в базовом классе.
На выходе имеем:
Class A
Class B
Теперь выполняются методы производных классов. Один и тот же вызов ставит на выполнение разные функции в зависимости от содержимого указателя ptr.
Если метод в базовом классе объявлен как виртуальный, то компилятор выбирает метод по содержимому указателя, а не по типу указателя, как было в первом примере.

Абстрактные классы и чисто виртуальные методы
Базовый класс, объекты которого никогда не будут реализованы называется абстрактным классом. Такой класс может существовать с единственной целью – быть родительским классом к производным классом, объекты которых будут реализованы.
Для того чтобы сделать базовый класс абстрактным, достаточно ввести в класс хотя бы одну чисто виртуальную функцию.
Чисто виртуальная функция – это функция, после объявления которой добавлено выражение =0.
Пример 4. Определим абстрактный класс, который представляет геометрическую фигуру
Стоит отметить, что абстрактный класс может определять и обычные функции и переменные, может иметь несколько конструкторов, но при этом нельзя создавать объекты этого абстрактного класса.

class Figure
{
public:
virtual double getSquare() =0;
virtual double getPerimeter() =0;
virtual void showFigureType()=0;
};
Класс Figure является абтрактным, потому он содержит как минимум одну чистую виртуальную функцию. А в данном случае даже три таких функции. И ни одна из функций не имеет никакой реализации. Реализацию должны определять классы-наследники.
При этом мы не можем создать объект абстрактного класса.
Пример 4. Определим абстрактный класс, который представляет геометрическую фигуру

class Figure
{
public:
virtual double getSquare() =0;
virtual double getPerimeter() =0;
virtual void showFigureType()=0;
};
class Rectangle : public Figure
{
private:
double width;
double height;
public:
Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h)
{ }
double getSquare() override
{ return width * height; }
double getPerimeter() override
{ return width * 2 + height * 2; }
void showFigureType()
{ cout << "Rectangle" << std::endl; }
};
class Circle : public Figure
{
private:
double radius;
public:
Circle(double r) : radius(r) { }
double getSquare() override
{ return radius * radius * 3.14; }
double getPerimeter() override
{ return 2 * 3.14 * radius; }
void showFigureType()
{ cout << "Circle" << std::endl; }
};
int main()
{
Rectangle rect(30, 50);
Circle circle(30);
cout << "Rectangle square: " << rect.getSquare() <
cout << "Circle square: " << circle.getSquare() <
return 0;
}