c++多态性与虚函数练习题

（一）实验目的 1、理解多态性的概念。 2、熟练掌握虚函数的作用及其使用方法。 3、掌握静态关联和动态关联的概念和用法。 4、理解纯虚函数和抽象类的概念和用法。 （二）实验内容 1、定义一个类A，在A中有两个私有的整型变量a和b，定义构造函数对a和b进行初始化，并实现成员函数getA()和getB()分别取得a和b的值。定义类B为A的公有继承类，并定义同名成员函数getA()，使其返回a的2倍。主函数中声明类B对象，调用类B中的getA()并将结果输出。 ### C++多态性与虚函数知识点解析 #### 一、多态性的概念 多态性是面向对象编程的一个核心特性，它允许我们通过基类的接口来操作派生类的对象。这种特性使得代码更加灵活且易于扩展。在C++中，多态性主要通过虚函数来实现。 #### 二、虚函数的作用及其使用方法 虚函数是一种特殊的成员函数，它可以在派生类中被重写。当通过基类的指针或引用调用一个虚函数时，会自动调用相应派生类的版本。这样就实现了运行时的多态性。 ##### 定义虚函数 ```cpp class Base { public: virtual void func() { /* ... */ } }; ``` ##### 重写虚函数 ```cpp class Derived : public Base { public: void func() override { /* ... */ } }; ``` #### 三、静态关联与动态关联 - **静态关联**：在编译时就已经确定了函数的具体版本，即调用的是哪个类的函数版本。这是默认的行为。 - **动态关联**：在运行时才确定调用哪个函数的具体版本，即多态性。通过虚函数实现。 #### 四、纯虚函数与抽象类 - **纯虚函数**：没有具体的实现，只在基类中声明，必须在派生类中实现。 ```cpp class Base { public: virtual void func() = 0; }; ``` - **抽象类**：包含至少一个纯虚函数的类被称为抽象类，不能实例化对象，只能作为其他类的基类。 ### 实验内容详解 #### 实验1: 多态性基础 1. **定义类A** - 包含两个私有整型变量`a`和`b`。 - 构造函数用于初始化这两个变量。 - 成员函数`getA()`和`getB()`分别返回`a`和`b`的值。 2. **定义类B** - 类B是类A的公有派生类。 - 定义同名成员函数`getA()`，返回`a`的2倍。 3. **主函数** - 声明并初始化类B的对象。 - 调用`getA()`函数并输出结果。 #### 实验2: 动态多态性实践 1. **定义基类Operation** - 包含两个整型数据成员`a`和`b`。 - 虚函数`getResult()`用于计算结果。 2. **定义派生类operationAdd和operationSub** - 重写`getResult()`函数，实现加法和减法运算。 3. **主函数** - 使用基类指针调用`getResult()`函数，展示多态性。 - 使用基类引用调用`getResult()`函数，进一步验证多态性。 #### 实验3: 析构函数与多态性 1. **构造函数修改** - 修改基类构造函数为带参数的构造函数。 - 在创建对象时初始化成员变量。 2. **非虚析构函数的影响** - 不声明析构函数为虚函数。 - 指向基类对象的指针释放派生类对象。 - 结果：派生类的析构函数不会被调用，可能导致资源泄漏。 3. **虚析构函数的影响** - 将析构函数声明为虚函数。 - 指向基类对象的指针释放派生类对象。 - 结果：正确地调用了派生类的析构函数，避免了资源泄漏。 #### 实验4: 抽象类与多态性 1. **定义抽象基类Shape** - 包含纯虚函数`printArea()`。 - 派生类Circle、Rectangle和Triangle分别实现`printArea()`。 2. **派生类实现** - Circle、Rectangle和Triangle分别实现计算面积的方法。 3. **使用基类指针数组** - 创建一个指向基类对象的指针数组。 - 数组元素分别指向不同派生类的对象。 - 通过数组遍历并调用`printArea()`函数，计算总面积。 ### 实验要求 1. **编写程序**：确保程序可以编译、连接、运行和调试。 2. **测试数据与结果**：记录并分析实验过程中的数据和结果。 3. **实验报告**：总结实验过程中的经验和体会，并提交完整的实验报告及程序代码。 通过这些实验，你可以更深入地理解和掌握C++中的多态性、虚函数以及相关的高级特性。这些知识对于开发复杂的应用程序至关重要。