虚函数配合访问权限

1、代码

看以下代码能编译通过吗

#include <iostream>
using namespace std;

class base
{
public:
private:
	virtual void show() { cout << "base:: show"<<endl; }
	int ma;
};

class derive: public base
{
public:
	void show() { cout << "derive:: show "<< endl;}
private:
	int mb;
};

int main()
{
	base* p = new derive;
	p->show();
	delete p;
}

在这里插入图片描述

以下是这段代码编译不通过的原因分析:

访问权限问题

在C++中,对于虚函数的重写(覆盖)有访问权限相关的要求。在你给出的代码中,base类里的虚函数show被定义为private,这意味着它只能在base类的内部被访问。

虽然derive类从语法形式上“重写”了这个虚函数,但由于base类中show函数的私有属性,这种重写不符合多态性中虚函数重写的正确规范。多态性要求基类中的虚函数在合适的访问权限下(通常是public或者protected),使得派生类能以一种符合面向对象原则的方式去重写它,进而实现通过基类指针或引用调用时能根据对象实际类型动态决定调用哪个类中重写后的函数。

在编译阶段编译器能看到的p是基类,基类里show 是私有的,不允许外部访问,那就报错了

例如,下面这样修改访问权限后,重写就能符合多态要求了:

class base
{
public:
    virtual void show() { cout << "base:: show" << endl; }
private:
    int ma;
};

class derive : public base
{
public:
    void show() override { cout << "derive:: show " << endl; }
private:
    int mb;
};

3、代码2

#include <iostream>
using namespace std;

class base
{
public:
	virtual void show() { cout << "base:: show"<<endl; }
	int ma;
};

class derive: public base
{
public:
private:
	void show() { cout << "derive:: show "<< endl;}
private:
	int mb;
};

int main()
{
	base* p = new derive;
	p->show();
	delete p;
}

以上代码,虽然子类里的show是私有的,但是在编译阶段只看到p是基类,基类里的show 是公有的,那自然语法没有任何错误,编译正常,在运行是,p->show 是根据vfptr进行查找,找到子类的show , 然后把子类show地址放在寄存器里,直接call 寄存器,;
运行时多态和非多态在汇编来看,最明显的差异就是,非多态直接call函数地址,多态call 寄存器里存放的地址。

任务描述 本关任务:编写一个程序,实现基类 Point 和子类 Square,Circle 等的多态关系,深刻体会多态机制在程序可扩展性和可维护性方面的优秀特性。 相关知识 为了完成本关任务,你需要掌握:多态与虚函数。 多态与虚函数 多态 当一个基类的指针或者引用与子类对象建立关系的时候,可以根据子类对象的不同,调用相应的子类覆盖的方法完成不同的功能。此为多态。 多态依托于继承关系,并配合继承,增强代码的可扩展性和可维护性。 多态机制实施的条件有如下三个: 指针或引用; 继承关系(inheritance); 函数覆盖(override)。 虚函数 与继承、类型适应的结合可使 C++支持运行时的多态性。 从基类继承来的虚函数,在派生类中仍是虚函数虚函数语法: 成员函数声明前加 virtual。 virtual 应用场合 前提条件是类的成员函数; 函数所在的类将作为基类,且派生类中该函数功能有可能会更改(意味着派生类会覆盖它),则基类函数设置为 virtual; 成员函数的调用通过基类指针或引用间接访问,则应设置为虚函数(因为,有可能传递派生类对象作为实参)。 virtual 只能加在成员函数的声明前面,不能在成员函数的定义前面virtual。 虚函数函数名、参数类型、函数的返回值的类型相同。析构虚函数、协变返回类型例外。 实现动态的多态性时,必须使用基类类型的指针变量,使该指针指向不同派生类的对象,并通过调用指针所指向的虚函数才能实现动态的多态性。 在派生类中没有重新定义虚函数时,与一般的成员函数一样,当调用这种派生类对象虚函数时,则调用基类中的虚函数虚函数与一般函数相比较,调用时执行速度要慢一些。因此,不要滥用。 应用的对象只能是类的成员函数。因为虚函数仅适用于有继承关系的类对象,所有普通函数不能是虚函数。静态函数、内联函数也不能是虚函数。 析构函数一般都要设置为虚函数。 编程要求 根据提示,在右侧编辑器指定位置补充代码,完成多个子类形状的构建,并输出基本信息和面积值。 测试说明 平台会对你编写的代码进行测试: 测试输入:4,91,51,2,32; 预期输出: 平均值:44.0 最大值:91 测试输入: 1 2 2 预期输出: 调用Square的display函数,显示一个正方形. 坐标:(0, 0), 边长:1 1 Square destructor Point destructor 调用Circle的display函数,显示一个圆. 坐标:(0, 0), 半径:1 3.14 调用Circle的display函数,显示一个圆. 坐标:(0, 0), 半径:1 3.14 Circle destructor Point destructor Circle destructor Point destructor 调用Triangle的display函数,显示一个三角形. 坐标:(0, 0), 底边长:1, 高:1 0.5 调用Triangle的display函数,显示一个三角形. 坐标:(0, 0), 底边长:1, 高:1 0.5 Triangle destructor Point destructor Triangle destructor Point destructor#include<iostream> using namespace std; //C++的多态与虚函数 //基类Point class Point { public: Point(int xa, int yb) { //有参构造函数 x = xa; y = yb; } Point(){ x = 0; y = 0; } //定义虚函数display(),满足子类继承时的多态效应。 //补全代码 //---------------------------------------------------- //由于在Point基类阶段,无法实现实际的求面积方法,因此将get_area()设计为纯虚函数。 //请补全代码 //------------------------------------------------ //析构函数通常定义为虚函数 //请补全析构函数头 //-------------------------------- { cout << "Point destructor" << endl; } protected: int x; //x坐标 int y; //y坐标 }; //Square继承了Point class Square : public Point{ public: Square(int xa, int xb, int len):Point(xa,xb),length(len){ } Square() { length = 1; } void display(){ //显示一个方形 cout<<"调用Square的display函数,显示一个正方形.\n"<< "坐标:(" << x << ", " << y << "), 边长:" << length <<endl; } //补全代码,实现自己的求面积函数get_area //-------------------------------------- //析构函数通常定义为虚函数 //请补全析构函数头 //-------------------------------------- { cout << "Square destructor" << endl; } protected: int length; }; //Circle继承了Point class Circle: public Point { public: Circle(int xa, int xb, int r):Point(xa,xb) { radius = r; } Circle(){ radius = 1; } void display() { //显示一个圆 cout<<"调用Circle的display函数,显示一个圆.\n"<< "坐标:(" << x << ", " << y << "), 半径:" << radius <<endl; } //补全代码,实现自己的求面积函数get_area //------------------------------------------ //析构函数通常定义为虚函数 //请补全析构函数头 //----------------------------------------------- { cout << "Circle destructor" << endl; } protected: int radius; }; //编写一个Triangle类,继承Point,属性包含底边长和高 //并有自己的有参,无参构造函数,display函数和get_area函数,以及析构函数 //此处补全代码: //--------------------------------------------------------------- //显示一个图形的通用函数Disp void Disp(/*补全代码,填上参数,仔细思考这里应该填写什么类型的 对象?引用?指针?*/) { p.display(); } //显示一个图形面积的通用函数:Area_of_shape void Area_of_shape(/*补全代码,填上参数,仔细思考这里应该填写什么类型的 对象?引用?指针?*/) { cout << s->get_area() << endl; } //函数create_shapes实现在堆内存中,动态生成一组图形,并返回首地址。 //option表示图形类型,1为方形,2为圆形,3为三角形 //num为生成图形的数量 Point* create_shapes(int option, int num) { //补全代码,实现功能 //建议使用switch,并注意new对象数组的用法。 //-------------------------------------------- } int main() { //在堆内存中生成不同的图形。 //定义基类图形指针 Point *p; int num;//个数 //输入即将生成的方形个数 cin >> num; //生成一组方形 p = create_shapes(1, num); //依次显示这组方形的基本信息,以及面积。 for(int i = 0; i < num; i++) { //注意:p作为基类指针,在指向子类数组时, //其对于属性的作用范围仍局限在子类中的基类属性。 //若直接通过+i或[i]形式,会造成内存指向的错位。 //因此,需要想办法将其强制转换为子类类型的指针。 //下同 //显示基本信息 Disp(/*补全代码,填写实参*/); //显示面积值 Area_of_shape(/*补全代码,填写实参*/); } //注销 //注意,由于涉及到数组的注销,因此注销时,基类指针,也需要转换为子类指针才能顺利注销,下同。 //请补齐注销代码 //-------------------------------- //输入即将生成的圆形个数 cin >> num; //生成一组圆形 p = create_shapes(2, num); //依次显示这组圆形的基本信息,以及面积。 for(int i = 0; i < num; i++) { Disp(/*补全代码,填写实参*/); Area_of_shape(/*补全代码,填写实参*/); } //注销 //请补齐注销代码 //-------------------------------- //输入即将生成的三角形个数 cin >> num; //生成一组三角形 p = create_shapes(3, num); //依次显示这组三角形的基本信息,以及面积。 for(int i = 0; i < num; i++) { Disp(/*补全代码,填写实参*/); Area_of_shape(/*补全代码,填写实参*/); } //注销 //请补齐注销代码 //---------------------------------------------------- return 0; }
05-31
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