C++ для начинающих Виртуальные функции Продолжение знакомства Динамический полиморфизм

Опубликовано 28.09.2012 | Автор: admin

В некоторой учебной литературе для лучшего понимания виртуальных функций используют пример, в котором создаётся массив объектов. Не обычный массив объектов, а каждый элемент массива имеет объект различного типа. Вспомним, что такое класс. Класс — это пользовательский тип данных. Значит, каждый новый класс — это новый тип.

Давайте вспомним немногое о массиве. Массив — это набор однотипных данных. Может показаться, что использование наследования и виртуальных функций немного нарушает такое определение. Если размышлять, то можно прийти к мыслям: "Если массив содержит данные только одного типа, то, значит, в один массив объекты разных типов мне поместить не удастся". Это совершенно верные мысли. Несмотря на это любой самый обычный массив можно построить таким образом, что элементы, обрабатываемые с помощью него, будут иметь различные типы. Может показаться, что я противоречу сам себе, но вовсе нет. Для того, чтобы построить такой массив с элементами различных типов, используют массив указателей. Каждый элемент такого массива — это указатель.

Перехожу от слов к делу.

Создать массив объектов класса млекопитающие.

Предположим, у нас есть 3 вида млекопитающих и остальные виды млекопитающих неизвестные нам. Нам известны собака, кот и свинья. Каждое млекопитающее издает собственные звуки. Кот мяукает, собака лает, свинья хрюкает.

Создадим базовый класс — млекопитающие, от которого унаследуем виды млекопитающих и определим для них уникальные поведения (как нам уже известно, каждое млекопитающее должно издавать свой звук).

//Листинг #1        Виртуальные функции Динамический полиморфизм
/*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/
 class Mammal
 {
 public:
     virtual void Speak() {cout<<"Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего

 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Dog:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout << "GavGav\n";} //Виртуальный метод. Собака лает
 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Cat:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout << "Meow\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает
 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Pig:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout << "HruHru\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает
 };

//Листинг #1 Виртуальные функции Динамический полиморфизм

/*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/

class Mammal

{

public:

virtual void Speak() {cout<<"Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Dog:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout << "GavGav\n";} //Виртуальный метод. Собака лает

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Cat:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout << "Meow\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Pig:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout << "HruHru\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает

};

Применены приёмы наследования. Порождено три потомка от основного класса. Каждый потомок — это известное нам млекопитающее.

После того как описали нужные действия, приступаем к написанию основного кода. Дадим пользователю возможность заносить млекопитающих в массив в том порядке и тех млекопитающих, которые он сам хочет.

    //Листинг #2        Borland C++ 3.1         Виртульные функции Динамический полиморфизм
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>

 /*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/
 class Mammal
 {
 public:
     virtual void Speak() {cout << "Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего
 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Dog:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout << "GavGav\n";} //Виртуальный метод. Собака лает
 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Cat:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout<<"Meow\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает
 };

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
 class Pig:public Mammal
 {
 public:
     void Speak() {cout << "HruHru\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает
 };
/*==================*/
int main()
{
 system("CLS");
 Mammal *Array[5]; //Объявляем массив указателей на класс Млекопитающие
 Mammal *ptr;  //Объявили указатель на класс Млекопитающие

 int MyWibor; //Переменная для выбора пользователем
//Небольшое украшательство
 cout << "Выбери млекопитающее: \n";
     cout << "1 - СОБАКАn";
     cout << "2 - КОШКАn";
     cout << "3 - СВИНЬЯ\n\n";

//С помощью цикла заполняем массив указателями на объекты
 for (int i=0; i<5; i++) //Пусть млекопитающих пять
 {
     cout << i+1 << ". "; //Номер текущего млекопитающего
     cin >> MyWibor;  //Пользователь вводит число

    switch (MyWibor) //Основываясь на введенном числе выделяем память для нужного млекопитающего
    {
    case 1:
        ptr = new Dog; //Если один - выделяем память для создания класса Собака
        break;
    case 2:
        ptr = new Cat; //Если два - выделяем память для создания класса Кошка
        break;
    case 3:
        ptr = new Pig; //Если три - выделяем память для создания класса Свинья
        break;
   default:
        ptr = new Mammal; //Если что-то другое - выделяем память для создания класса Млекопитающее
        break;
    }//switch    Выбор сделан

    Array[i] = ptr; //Выбор сделан, память выделена, заносим указатель на созданный объект в массив
 } //Цикл for завершен

 for (i=0; i<5; i++) Array[i]->Speak(); //Проходим по всему циклу и вызываем метод Speak для каждого элемента

 for (i=0; i<5; i++) delete Array[i]; //Мы выделяли память, значит нужно её освободить.

  cin.get();
  cin.get();
}

//Листинг #2 Borland C++ 3.1 Виртульные функции Динамический полиморфизм

#include <iostream.h>

#include <stdlib.h>

/*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/

class Mammal

{

public:

virtual void Speak() {cout << "Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Dog:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout << "GavGav\n";} //Виртуальный метод. Собака лает

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Cat:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout<<"Meow\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает

};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/

class Pig:public Mammal

{

public:

void Speak() {cout << "HruHru\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает

};

/*==================*/

int main()

{

system("CLS");

Mammal *Array[5]; //Объявляем массив указателей на класс Млекопитающие

Mammal *ptr; //Объявили указатель на класс Млекопитающие

int MyWibor; //Переменная для выбора пользователем

//Небольшое украшательство

cout << "Выбери млекопитающее: \n";

cout << "1 - СОБАКАn";

cout << "2 - КОШКАn";

cout << "3 - СВИНЬЯ\n\n";

//С помощью цикла заполняем массив указателями на объекты

for (int i=0; i<5; i++) //Пусть млекопитающих пять

{

cout << i+1 << ". "; //Номер текущего млекопитающего

cin >> MyWibor; //Пользователь вводит число

switch (MyWibor) //Основываясь на введенном числе выделяем память для нужного млекопитающего

{

case 1:

ptr = new Dog; //Если один - выделяем память для создания класса Собака

break;

case 2:

ptr = new Cat; //Если два - выделяем память для создания класса Кошка

break;

case 3:

ptr = new Pig; //Если три - выделяем память для создания класса Свинья

break;

default:

ptr = new Mammal; //Если что-то другое - выделяем память для создания класса Млекопитающее

break;

}//switch Выбор сделан

Array[i] = ptr; //Выбор сделан, память выделена, заносим указатель на созданный объект в массив

} //Цикл for завершен

for (i=0; i<5; i++) Array[i]->Speak(); //Проходим по всему циклу и вызываем метод Speak для каждого элемента

for (i=0; i<5; i++) delete Array[i]; //Мы выделяли память, значит нужно её освободить.

cin.get();

}

При запуске этой программы будет предложено ввести число. В зависимости от введённого числа программа определит объект какого типа пользователь стремиться создать. Для объекта выбранного типа выделится необходимая память, и указатель, который указывает на адрес созданного объекта, будет записан в массив как элемент массива. Благодаря использованию виртуальных функций нам нет нужды задумываться о том, как правильно вызвать метод, который будет описывать звук, издаваемый млекопитающим. Другими словами, для каждого элемента массива будет вызван именно тот метод, который описан или переопределён в объекте, на который указатель, являющийся элементом массива, указывает.

Посмотрев и поняв работу примера вы лучше поймете описание полиморфизма: Один класс, множество методов.

Основная идея использования полиморфизма: "Независимо от возрастания объёмов кода и сложности программы, ко всем объектам, выведенным из базового класса, можно использовать один единственный общий способ доступа".

Рубрика: Базовые знания, level "classer", Знакомства, Классы, Массивы, Наследование, Функции-члены классов

#include <iostream> #include <stdlib.h> using namespace std; /*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/ class Mammal { public: virtual void Speak() { cout << "Mammal Speakn"; } //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Dog :public Mammal { public: void Speak() { cout << "GavGav/n"; } //Виртуальный метод. Собака лает }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Cat :public Mammal { public: void Speak() { cout << "Meow/n"; } //Виртуальный метод. Кот мяукает }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Pig :public Mammal { public: void Speak() { cout << "HruHr/n"; } //Виртуальный метод. Свинья хрюкает }; /*==================*/ void main() { system("CLS"); Mammal *Array[5]; //Объявляем массив указателей на класс Млекопитающие Mammal *ptr; //Объявили указатель на класс Млекопитающие int MyWibor; //Переменная для выбора пользователем //Небольшое украшательство setlocale(LC_ALL, "Russian"); cout << "Выбери млекопитающее: \n"; cout << "1 - СОБАКА\n"; cout << "2 - КОШКА\n"; cout << "3 - СВИНЬЯ\n\n"; //С помощью цикла заполняем массив указателями на объекты for (int i = 0; i < 5; i++) //Пусть млекопитающих пять { cout << i + 1 << ". "; //Номер текущего млекопитающего cin >> MyWibor; //Пользователь вводит число switch (MyWibor) //Основываясь на введенном числе выделяем память для нужного млекопитающего { case 1: ptr = new Dog; //Если один - выделяем память для создания класса Собака break; case 2: ptr = new Cat; //Если два - выделяем память для создания класса Кошка break; case 3: ptr = new Pig; //Если три - выделяем память для создания класса Свинья break; default: ptr = new Mammal; //Если что-то другое - выделяем память для создания класса Млекопитающее break; }//switch Выбор сделан Array[i] = ptr; //Выбор сделан, память выделена, заносим указатель на созданный объект в массив } //Цикл for завершен for (int g = 0; g < 5; g++) Array[g]->Speak(); //Проходим по всему циклу и вызываем метод Speak для каждого элемента for (int i = 0; i < 5; i++) delete Array[i]; //Мы выделяли память, значит нужно её освободить. system("pause"); }

Serge:

20.08.2013 в 12:30 пп

Спасибо, мне статья понравилась и пример доступный. Сайт добавлю в закладки)

Ответить

Gen:

13.12.2013 в 9:50 пп

У вас везде написано

cout<<"HruHrun"

1	cout<<"HruHrun"

а надо

cout<<"HruHru\n";

1	cout<<"HruHru\n";

Т мне не понятно зачем массив на
5 элементов? Ведь в нулевой мы ничего не записываем?А красоту можно и так навести.

Автор сайта отвечает:
Вот правильный код

C++

#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <clocale> using namespace std; /*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/ class Mammal { public: virtual void Speak() {cout<<"Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Dog:public Mammal { public: void Speak() {cout<<"GavGavn\n";} //Виртуальный метод. Собака лает }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Cat:public Mammal { public: void Speak() {cout<<"Meown\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает }; /*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/ class Pig:public Mammal { public: void Speak() {cout<<"HruHrun\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает }; /*==================*/ int main() { system("CLS"); setlocale(LC_ALL,""); Mammal *Array[5]; //Объявляем массив указателей на класс Млекопитающие Mammal *ptr; //Объявили указатель на класс Млекопитающие int MyWibor; //Переменная для выбора пользователем //Небольшое украшательство cout<<"Выбери млекопитающее: \n"; cout<<"1 - СОБАКА\n"; cout<<"2 - КОШКА\n"; cout<<"3 - СВИНЬЯ\n"; //С помощью цикла заполняем массив указателями на объекты for (int i=0;i<5;i++) //Пусть млекопитающих пять { cout<<i+1<<". "; //Номер текущего млекопитающего cin>>MyWibor; //Пользователь вводит число switch (MyWibor) //Основываясь на введенном числе выделяем память для нужного млекопитающего { case 1: ptr=new Dog; //Если один - выделяем память для создания класса Собака break; case 2: ptr=new Cat; //Если два - выделяем память для создания класса Кошка break; case 3: ptr=new Pig; //Если три - выделяем память для создания класса Свинья break; default: ptr=new Mammal; //Если что-то другое - выделяем память для создания класса Млекопитающее break; }//switch Выбор сделан Array[i]=ptr; //Выбор сделан, память выделена, заносим указатель на созданный объект в массив } //Цикл for завершен for (int i=0;i<5;i++) Array[i]->Speak(); //Проходим по всему циклу и вызываем метод Speak для каждого элемента for (int i=0;i<5;i++) delete Array[i]; //Мы выделяли память, значит нужно её освободить. cin.get(); cin.get(); }

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <clocale>

using namespace std;

/*КЛАСС-РОДИТЕЛЬ*/
class Mammal
{
public:
     virtual void Speak() {cout<<"Mammal Speak\n";} //Виртуальный метод. Звук неизвестного млекопитающего
};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
class Dog:public Mammal
{
public:
     void Speak() {cout<<"GavGavn\n";} //Виртуальный метод. Собака лает
};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
class Cat:public Mammal
{
public:
     void Speak() {cout<<"Meown\n";} //Виртуальный метод. Кот мяукает
};

/*СОЗДАЕМ ПОДКЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩЕГО*/
class Pig:public Mammal
{
public:
     void Speak() {cout<<"HruHrun\n";} //Виртуальный метод. Свинья хрюкает
};
/*==================*/
int main()
{
system("CLS");
setlocale(LC_ALL,"");
Mammal *Array[5]; //Объявляем массив указателей на класс Млекопитающие
Mammal *ptr;  //Объявили указатель на класс Млекопитающие

int MyWibor; //Переменная для выбора пользователем
//Небольшое украшательство
cout<<"Выбери млекопитающее: \n";
     cout<<"1 - СОБАКА\n";
     cout<<"2 - КОШКА\n";
     cout<<"3 - СВИНЬЯ\n";

//С помощью цикла заполняем массив указателями на объекты
for (int i=0;i<5;i++) //Пусть млекопитающих пять
{
     cout<<i+1<<". "; //Номер текущего млекопитающего
     cin>>MyWibor;  //Пользователь вводит число

    switch (MyWibor) //Основываясь на введенном числе выделяем память для нужного млекопитающего
    {
    case 1:
        ptr=new Dog; //Если один - выделяем память для создания класса Собака
        break;
    case 2:
        ptr=new Cat; //Если два - выделяем память для создания класса Кошка
        break;
    case 3:
        ptr=new Pig; //Если три - выделяем память для создания класса Свинья
        break;
   default:
        ptr=new Mammal; //Если что-то другое - выделяем память для создания класса Млекопитающее
        break;
    }//switch    Выбор сделан

    Array[i]=ptr; //Выбор сделан, память выделена, заносим указатель на созданный объект в массив
} //Цикл for завершен

for (int i=0;i<5;i++) Array[i]->Speak(); //Проходим по всему циклу и вызываем метод Speak для каждого элемента

for (int i=0;i<5;i++) delete Array[i]; //Мы выделяли память, значит нужно её освободить.

  cin.get();
  cin.get();
}

Теперь объясняю конкретнее.
Пусть животных 5 — это обозначает, что всего 5 животных. Эти 5 животных — это животные любого вида. Комбинаций из 5 животных достаточно большое число. Например может быть 4 коровы и 1 свинья, а может 3 собаки, 1 свинья, 1 собака и так любая комбинация из видов животных. Массив создается под всех животных. В примере всего видов животных 3 (3 класса). Количество всех животных абсолютно любое (сколько вообще животных, а не сколько классов, столько ячеек в массиве), а вот видов животных строго определенное количество. Видов животных 3, значит для каждого вида свое поведение.(3 вида животных = 3 типа поведения, не больше не меньше). Класс здесь обозначает только поведение, массив немного напоминает Загон.

Надеюсь пояснее стало.
(сходу я неправильно написал, позднее изменил эту запись, голова забита другим, поэтому извините если вас запутал начальными неправильными ответами)

Как должно работать?
Вводим несколько чисел
1,3,1,2,2 (это идентификатор животного)
=========================
1 = Собака —> Поведение гав гав
3 = Свинья —> Поведение хрюн хрюн
1 = Собака —> Поведение гав гав
2 = Кот —> Поведение мяу мяу
2 = Кот —> Поведение мяу мяу
=========================

Gen говорит:
Да разобрался.Переписал вручную и все заработало как надо.А в моем коде пришлось несколько упростить себе задачу,а ошибок нет, иначе где бы я взял скрин.Спасибо.