Конструирование программ
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
1. Виртуальные функции
Виртуальная функция (виртуальный метод) - в объектно-ориентированном программировании метод (функция) класса, который может быть переопределён в классах-наследниках так, что конкретная реализация метода для вызова будет определяться во время исполнения. Таким образом, программисту необязательно знать точный тип объекта для работы с ним через виртуальные методы: достаточно лишь знать, что объект принадлежит классу или наследнику класса, в котором метод объявлен.
Виртуальные методы - один из важнейших приёмов реализации полиморфизма. Они позволяют создавать общий код, который может работать как с объектами базового класса, так и с объектами любого его класса-наследника. При этом базовый класс определяет способ работы с объектами и любые его наследники могут предоставлять конкретную реализацию этого способа. В некоторых языках программирования, например в Java, нет понятия виртуального метода, данное понятие следует применять лишь для языков, в которых методы родительского класса не могут быть переопределены по умолчанию, а только с помощью некоторых вспомогательных ключевых слов. В некоторых же (как, например, в Python), все методы - виртуальные.
Базовый класс может и не предоставлять реализации виртуального метода, а только декларировать его существование. Такие методы без реализации называются чистыми виртуальными (перевод англ. pure virtual) или абстрактными. Класс, содержащий хотя бы один такой метод, тоже будет абстрактным. Объект такого класса создать нельзя (в некоторых языках допускается, но вызов абстрактного метода приведёт к ошибке). Наследники абстрактного класса должны предоставить реализацию для всех его абстрактных методов, иначе они, в свою очередь, будут абстрактными классами.
Для каждого класса, имеющего хотя бы один виртуальный метод, создаётся таблица виртуальных методов. Каждый объект хранит указатель на таблицу своего класса. Для вызова виртуального метода используется такой механизм: из объекта берётся указатель на соответствующую таблицу виртуальных методов, а из неё, по фиксированному смещению, - указатель на реализацию метода, используемого для данного класса. При использовании множественного наследования или интерфейсов ситуация несколько усложняется за счёт того, что таблица виртуальных методов становится нелинейной.
Пример виртуальной функции на C++
Пример на C++, иллюстрирующий отличие виртуальных функций от невиртуальных:
class Ancestor
{:void function1 () {cout << Ancestor:function1 () << endl;}function2 () {cout << Ancestor:function2 () << endl;}
};
Descendant: public Ancestor
{:void function1 () {cout << Descendant:function1 () << endl;}function2 () {cout << Descendant:function2 () << endl;}
};
* pointer = new Descendant ();* pointer_copy = pointer;
pointer->function1 ();>function2 ();
_copy->function1 ();
pointer_copy->function2 ();
В этом примере класс Ancestor определяет две функции, одну из них виртуальную, другую - нет. Класс Descendant переопределяет обе функции. Однако, казалось бы одинаковое обращение к функциям даёт разные результаты. На выводе программа даст следующее:
Descendant:function1 ():function2 ():function1 ()
Ancestor:function2 ()
То есть, в случае виртуальной функции, для определения реализации функции используется информация о типе объекта и вызывается правильная реализация, независимо от типа указателя. При вызове невиртуальной функции, компилятор руководствуется типом указателя или ссылки, поэтому вызываются две разные реализации function2 (), несмотря на то, что используется один и тот же объект.
Следует отметить, что в С++ можно, при необходимости, указать конкретную реализацию виртуальной функции, фактически вызывая её невиртуально:
pointer->Ancestor:function1 ();
для нашего примера выведет Ancestor:function1 (), игнорируя тип объекта.
Пример виртуальной функции в Delphi
Язык Object Pascal, использующийся в Delphi, тоже поддерживает полиморфизм. Рассмотрим пример:
Объявим два класса. Предка (Ancestor):
TAncestor = class
private
protected
public
{Виртуальная процедура.}
procedure VirtualProcedure; virtual;
procedure StaticProcedure;
end;
и его потомка (Descendant):
TDescendant = class(TAncestor)
private
protected
public
{Перекрытие виртуальной процедуры.}
procedure VirtualProcedure; override;
procedure StaticProcedure;
end;
Как видно в классе предке объявлена виртуальная функция - VirtualProcedure. Чтобы воспользоваться достоинствами полиморфизма, её нужно перекрыть в потомке.
Реализация выглядит следующим образом:
{TAncestor}
procedure TAncestor. StaticProcedure;
begin('Ancestor static procedure.');
end;
procedure TAncestor. VirtualProcedure;
begin('Ancestor virtual procedure.');
end;
{TDescendant}
procedure TDescendant. StaticProcedure;
begin('Descendant static procedure.');
end;
procedure TDescendant. VirtualProcedure;
begin('Descendant override procedure.');
end;
Посмотрим как это работает:
procedure TForm2. BitBtn1Click (Sender: TObject);
var: TAncestor;: TAncestor;
begin:= TAncestor. Create;:= TDescendant. Create;
try. StaticProcedure;. VirtualProcedure;. StaticProcedure;. VirtualProcedure;
finally. Free;. Free;
end;
end;
Заметьте, что в разделе var мы объявили два объекта MyObject1 и MyObject2 типа TAncestor. А при создании MyObject1 создали как TAncestor, а MyObject2 как TDescendant. Вот что мы увидим при нажатии на кнопку BitBtn1:
1.Ancestor static procedure.
2.Ancestor virtual procedure.
.Ancestor static procedure.
.Descendant override procedure.
Для MyObject1 все понятно, просто вызвались указанные процедуры. А вот для MyObject2 это не так.
Вызов MyObject2. StaticProcedure; привел к поя