(一)公有虚函数
子类通过覆盖公有虚函数的方式实现多态是最常见的情况。指向子类对象的基类指针调用被子类覆盖的函数,实际上,调用的是子类的函数。以下代码:
class Base
{
public:
virtual void foo()
{
cout<<"Base::foo"<<endl;
}
};
class Derive:public Base
{
void foo()
{
cout<<"Derive::foo"<<endl;
}
};
编写了两个类,其中Derive类公有继承Base类,覆盖Base类的虚函数foo(),在main函数中,编写测试代码:
Base *pb = new Derive();
pb->foo();
毫无疑问,在上面的代码中,pb调用的是子类Derive中的foo()函数,输出结果:
Derive::foo
(二)非公有虚函数
和公有虚函数相对的是保护虚函数和私有虚函数,在这里,为了方便探讨问题,只讨论私有虚函数。至于保护虚函数的情况和私有虚函数大同小异,差异只在于函数的可见性不同。
从表面看,虚函数的作用就是为了使父类指针能够访问到子类对象的函数。如果将虚函数设置为私有的,那么,无论子类对象,还是父类对象,都无法访问到该函数。这样的函数就变得毫无意义了。实际情况果真如此吗?答案是否定的。首先C++支持私有虚函数,当然也支持保护虚函数,在这里,对保护虚函数不做讨论。
学习过设计模式的朋友都知道,封装算法这一设计原则。该原则使用模板方法模式,向外部提供访问的接口,该接口明确了算法的步骤。对于算法的每个步骤,由外部通过继承的方式来指定。下面举个简单的例子来说明。
众所周知,购物的过程是,先挑选商品,接着付款,最后离开商店。在这个过程中,3个步骤是有顺序的,不能随意地颠倒次序。在生活中,这个类似的例子很多。以下编写一个表示购物的抽象类,它拥有3个私有纯虚函数choose(),pay()和lease(),分别表示购物的挑选商品,付款和离开商店的3个过程,由shopping函数依次调用这3个函数:
class Store
{
public:
void shopping()
{
cout<<"Base::shopping"<<endl;
choose();
pay();
lease();
}
private:
virtual void choose() = 0;
virtual void pay() = 0;
virtual void lease() = 0;
};
接下来,实现一个表示购买水果的类,它继承自Store类,覆盖了Store类中的choose(),pay()和lease()函数。代码如下所示:
class FruitStore:public Store
{
private:
void choose()
{
cout<<"FruitStore::choose"<<endl;
}
void pay()
{
cout<<"FruitStore::pay"<<endl;
}
void lease()
{
cout<<"FruitStore::lease"<<endl;
}
};
在main函数中,编写测试代码:
Store *ps = new FruitStore();
ps->shopping();
运行后输出结果:
Base::shopping
FruitStore::choose
FruitStore::pay
FruitStore::lease
从上面的代码可以看出,父类Store通过shopping函数规定了购物的过程,至于购物的每个步骤该做什么,由子类来指定。由于表示购物步骤的函数被声明为私有的,我们就不能通过子类对象来调用choose(),pay()或lease(),避免了出现先离开商品,再挑选商品的混乱情况。
这样,我们就可以很轻松地实现各种各样的具体购物类,例如,我们新增加一个表示购买衣服的类:
class ClothesStore:public Store
{
private:
void choose()
{
cout<<"ClothesStore::choose"<<endl;
}
void pay()
{
cout<<"ClothesStore::pay"<<endl;
}
void lease()
{
cout<<"ClothesStore::lease"<<endl;
}
};
在main函数中,编写测试代码:
Store *ps = new FruitStore();
ps->shopping();
ps = new ClothesStore();
ps->shopping();
运行后输出结果:
Base::shopping
FruitStore::choose
FruitStore::pay
FruitStore::lease
Base::shopping
ClothesStore::choose
ClothesStore::pay
ClothesStore::lease
这个购买衣服类同样遵循了,先挑选商品,接着付款,最后离开商店的次序。这正是非公有虚函数和封装算法的奇妙之处。
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