实验6，多态性与虚函数

一、实验目的和要求

    了解静态联编和动态联编的概念。掌握动态联编的条件。

二、实验内容

1、分析并调试下列程序。

   

//sy6_1.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout<< "Base::f(float)"<<x<< endl;}
void g(float x){ cout<< "Base::g(float)"<<x<< endl;}
void h(float x){ cout<< "Base::h(float)"<<x<< endl;}
};
class Derived: public Base
{
public:
virtual void f(float x){ cout<< "Derived::f(float)"<<x<< endl;}
void g(float x){ cout<< "Derived::g(float)"<<x<< endl;}
void h(float x){ cout<< "Derived::h(float)"<<x<< endl;}

};
int main()
{
Derived d;
Base * pb=&d;
Derived * pd=&d;
pb->f( 3.14f);
pb->f( 3.14f);
pb->g( 3.14f);
pb->h( 3.14f);
pb->h( 3.14f);
return 0;
}

（1）找出以上程序中使用了重载和覆盖的函数。

答：Base类中函数void g（）; 和void h（）；与Derived类中的函数void g（）; 和void h（）；函数名相同，参数类型不同，构成了函数重载。

（2）写出程序的输出结果，并解释输出结果。

2、分析并调试下列程序。

//sy6_2.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
void f(int x){ cout<< "Base::f(int)"<<x<< endl;}
void f(float x){ cout<< "Base::f(float)"<<x<< endl;}
virtual void g(void){ cout<< "Base::g(void)"<< endl;}
};
class Derived: public Base
{
public:
virtual void g(void){ cout<< "Derived::g(void)"<<x<< endl;}

};
int main()
{
Derived d;
Base * pb=&d;
Derived * pd=&d;
pb->f( 42);
pb->f( 3.14f);
pb->g();
return 0;
}

（1）找出以上程序中使用了重载和覆盖的函数。

答：Base类中函数void f（）; 在同一作用域中，函数名相同，参数类型不同，构成了函数重载。

（2）写出程序的输出结果，并解释输出结果。

3、分析并调试下列程序

//sy6_3.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point( double i, double j){x=i;y=j;}
double Area(){ return 0.0;}
private:
double x,y;

};
class Rectangle: public Point
{
public:
Rectangle( double i, double j, double k, double l):Point(i,j){w=k;h=l;}
double Area(){ return w*h;}
private:
double w,h;

};
int main()
{
Point p(3.5,7);
double A=p.Area();
cout<< "Area="<<A<< endl;
Rectangle r(1.2,3,5,7,8);
A=r.Area();
cout<< "Area="<<A<< endl;
return 0;
}

写出程序的输出结果，并解释输出结果。

4、分析并调试下列程序。

//sy6_4.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
const double PI= 3.1415;
class Shap
{
public:
virtual double Area()= 0;

};
class Triangle: public Shap
{
public:
Triangle( double h, double w){H=h;W=w;}
double Area(){ return 0.5*H*W;}
private:
double H,W;

};
class Rectangle: public Shap
{
public:
Rectangle( double h, double w){H=h;W=w;}
double Area(){ return 0.5*H*W;}
private:
double H,W;
};
class Circle: public Shap
{
public:
Circle( double r){R=r;}
double Area(){} return PI*R*R;}
private:
double R;
};
class Square: public Shap
{
public:
Square( double s){S=s;}
double Area(){} return S*S;}
private:
double S;
};
double Total(Shap*s[],int n)
{
double sum= 0;
for( int i= 0;i<n;i++)
sum+=s[i]->Area();
return sum;
}
int main()
{
Shap *s[ 5];
s[ 0]= new Square( 8.0);
s[ 1]= new Square( 3.0, 8.0);
s[ 2]= new Square( 12.0);
s[ 3]= new Square( 8.0);
s[ 4]= new Square( 5.0, 4.0);
double sum=Total(s, 5);
cout<< "SUM="<<sum<< endl;
return 0;
}

运行结果：

（1）指出抽象类。

（2）指出纯虚函数，并说明它的作用。

（3）每个类的作用是什么？整个程序的作用是什么？

5. 某学校对教师每个月工资的计算规定如下：固定工资+课时补贴；教授的固定工资为5000元，每个课时补贴50；副教授的固定工资为3000，每个课时补贴30元；讲师的固定工资为2000元，每个课时补贴20元。定义教师抽象类，派生不同职称的教师类，编写程序求若干个教师的月工资。（sy6_5.cpp)

//sy6_5.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
class Teacher
{
public:
virtual int Salary()= 0;
virtual void Print(int)= 0;
};

class Professor: public Teacher
{
private:
char name[ 128];
int lessons;
public:
Professor()
{
cout<< "请输入姓名：";
cin>>name;
cout<< "请输入课时：";
cin>>lessons;
};
int Salary()
{
return ( 5000+lessons* 50);
};
void Print(int money)
{
cout<< "职称：教授 姓名："<<name<< " 薪水："<<money<< endl<< endl;
};
};

class AssociateProfessor: public Teacher
{
private:
char name[ 128];
int lessons;
public:
AssociateProfessor()
{
cout<< "请输入姓名：";
cin>>name;
cout<< "请输入课时：";
cin>>lessons;
};
int Salary()
{
return ( 3000+lessons* 30);
};
void Print(int money)
{
cout<< "职称：副教授 姓名："<<name<< " 薪水："<<money<< endl<< endl;
};
};

class Lecturer: public Teacher
{
private:
char name[ 128];
int lessons;
public:
Lecturer()
{
cout<< "请输入姓名：";
cin>>name;
cout<< "请输入课时：";
cin>>lessons;
};
int Salary()
{
return ( 2000+lessons* 20);
};
void Print(int money)
{
cout<< "职称：讲师 姓名："<<name<< "薪水："<<money<< endl<< endl;
};
};

int main()
{
Teacher *t = NULL;

int money= 0;

t = new Professor();
money = t->Salary();
t->Print(money);
delete t;


t = new AssociateProfessor();
money = t->Salary();
t->Print(money);
delete t;


t = new Lecturer();
money = t->Salary();
t->Print(money);
delete t;
t = NULL;
return 0;
}

运行结果：

6. 把实验5中的第4题的Shape类定义为抽象类，提供共同操作界面的纯虚函数。TwoDimShape类和ThreeDimShape类仍然抽象类，第3层具体类才能提供全部函数的实现。在测试函数中，使用基类指针实现不同派生类对象的操作。

三、分析与讨论
1、结合实验内容中第1题和第2题，说明重载与覆盖的区别。
     答：重载与覆盖的区别：1、方法的覆盖是子类和父类之间的关系，是垂直关系；方法的重载是同一个类中方法之间的关系，是水平关系2、覆盖只能由一个方法，或只能由一对方法产生关系；方法的重载是多个方法之间的关系。3、覆盖要求参数列表相同；重载要求参数列表不同。4、覆盖关系中，调用那个方法体，是根据对象的类型（对象对应存储空间类型）来决定；重载关系，是根据调用时的实参表与形参表来选择方法体的。


2、总结静态联编和动态联编的区别和动态联编的条件。


  答：静态联编是指联编工作在编译阶段完成的，这种联编过程是在程序运行之前完成的，又称为早期联编。要实现静态联编，在编译阶段就必须确定程序中的操作调用（如函数调用）与执行该操作代码间的关系，确定这种关系称为束定，在编译时的束定称为静态束定。静态联编对函数的选择是基于指向对象的指针或者引用的类型。其优点是效率高，但灵活性差。
    动态联编是指联编在程序运行时动态地进行，根据当时的情况来确定调用哪个同名函数，实际上是在运行时虚函数的实现。这种联编又称为晚期联编，或动态束定。动态联编对成员函数的选择是基于对象的类型，针对不同的对象类型将做出不同的编译结果。C++中一般情况下的联编是静态联编，但是当涉及到多态性和虚函数时应该使用动态联编。动态联编的优点是灵活性强，但效率低。

       动态联编的条件：必须把动态联编的行为定义为类的虚函数；类之间应满足子类型关系，通常表现为一个类从另一个类公有派生而来；必须先使用基类指针指向子类型的对象，然后直接或者间接使用基类指针调用虚函数。

四、实验小结

    通过本次实验我们了解了静态联编和动态联编的概念，学习了动态联编的条件。