29 Виртуальные функции и классы.

Виртуальные функции – это функции-члены класса, вызов которых осуществляется во время выполнения программы ( то есть динамически) по типу объекта, с которым она используется.

Например, базовый класс может описывать фигуру на экране без конкретизации ее вида, а производные классы (окружность, эллипс и т.п.) однозначно определяют ее формы и размеры. Если в базовом классе ввести функцию для изображения фигуры на экране, то выполнение этой функции будет возможно только для объектов каждого из производных классов, определяющих конкретные изображения.

Объявление виртуальной функции в классе:

virtual  прототип_функции;

Отметим, что классы, включающие такие функции, играют особую роль в объектно-ориентированном программировании. Именно поэтому они носят специальное название – полиморфные.

Вернемся к упомянутому выше примеру с фигурами.  Рассмотрим  класс Point

( производный от Location). Пусть в этом классе определена компонентная функция void Show(). Так как внешний вид фигуры, для которой будет использоваться данная функция в базовом классе еще не определен, то в каждый из производных классов нужно включить свою функцию void Show() для формирования изображения на экране. Это не очень удобно, поэтому в таких случаях используют механизм виртуальных функций. Любая нестатическая функция базового класса может быть сделана виртуальной, если в ее объявлении использовать спецификатор virtual.

class Point: public Location{

  protected:

  Boolean vis;

  public:

  Point (int nx,int ny);

  virtual void Show();

  virtual void Hide();

  virtual void Drag(int by);

  Boolean Isvis() { return vis;}

  void MoveTo (int nx ,int ny);  };

     Виртуальными могут быть не любые функции, а только нестатические компонентные функции какого-либо класса. После того как функция определена как виртуальная, ее повторное определение в производном классе (с тем же самым прототипом) создает в этом классе новую виртуальную функцию, причем спецификатор virtual может не использоваться.

     В производном классе нельзя определять функцию с тем же именем и с той же сигнатурой параметров, но с другим типом возвращаемого значения, чем у виртуальной функции базового класса. Это приводит к ошибке на этапе компиляции.

     Если в производном классе ввести функцию с тем же именем и типом возвращаемого значения, что и виртуальная функция базового класса, но с другой сигнатурой параметров, то эта функция производного класса не будет виртуальной. В этом случае с помощью указателя на базовый класс при любом значении этого указателя выполняется обращение к функции базового класса (несмотря на спецификатор virtual и присутствие в производном классе похожей функции).

     Рассмотрим как будет выглядеть вызов виртуальной функции void Show() в производном классе:

class Circle : public Point {

  protected:

  int R;

  public:

  Circle (int nx,int ny, int nr);

  void Show();

  void Hide();

  void Expand(int by);

  void Contract(int by);   };

     Как мы видим, спецификатор virtual можно уже не указывать.

     Механизм виртуального вызова может быть подавлен с помощью явного использования полного квалифицированного имени. Таким образом, при необходимости вызова из производного класса виртуального метода (компонентной функции) базового класса употребляется полное имя.

     Все выше сказанное можно объединить в ПРАВИЛА:

1)не объявлять static;

2)Объявления виртуальных функций в производных классах должны иметь ту же сигнатуру, что и в базовом. Указывать спецификатор virtual в этом случае не обязательно.

3)Виртуальная функция должна быть обязательно определена или быть чистой виртуальной функцией.

Чистой виртуальной функцией называется компонентная функция, которая имеет следующее определение:

 virtual  тип   имя_функции (список формальных параметров)=0;

В этой записи конструкция “=0” называется “чистый спецификатор”. Пример описания чистой виртуальной функции:

virtual void F()=0;

Чистая виртуальная функция в определении класса показывает, что ее определение откладывается до производных классов. Чистая виртуальная функция “ничего не делает” и недоступна для вызовов. Ее назначение – служить основой для подменяющих ее функций в производных классах и показывать, что данный класс абстрактный.                                 Виртуальные классы

СМ. РИС. 29

При таком наследовании может возникнуть проблема в наследовании двух экземпляров полей класса A в классе D через B и C (будет занята лишняя память и возникнет путаница). Чтобы это избежать, нужно при создании B и C объявить класс виртуальным.

class B : virtual public A

       {…}

   class C : virtual public A
         {…}

    class D : public C, public B

В этом случае последовательность в создании объектов класса D будет следующей: сначала вызывается конструктор класса А (вызывается один раз), затем конструкторы В и С, последним вызывается конструктор класса D. Уничтожение объектов класса D производится в обратном порядке.