C++实验六 多态性和虚函数的应用 课程 实验报告

在C++编程语言中，多态性和虚函数是面向对象编程的重要特性，它们允许程序员创建灵活且可扩展的代码结构。本次实验旨在深入理解和熟练运用这两个概念。实验报告的标题和描述表明，这是一个关于C++实验，特别是针对多态性和虚函数应用的课程实践。 一、多态性 多态性（Polymorphism）是指同一种行为可以有不同的表现形式，它允许不同的对象对同一消息作出不同的响应。在C++中，多态性主要通过虚函数（Virtual Functions）来实现。虚函数允许通过基类指针或引用调用派生类的方法，使得程序具有更高的灵活性和通用性。 二、虚函数 1. 定义：虚函数是在基类中声明并被派生类重写的函数，使用`virtual`关键字标识。 2. 使用：在基类中，虚函数的声明通常不包含具体实现，而是作为一个接口供派生类实现。这样，基类的指针或引用可以指向派生类的对象，并调用相应的派生类函数，而不仅仅是基类的函数。 3. 示例：在实验代码6.1中，`Shape`是一个抽象类，包含三个虚函数：`area()`，`perim()`和`show()`。`Circle`和`Square`分别从`Shape`派生，重写了这三个虚函数，实现了计算面积和周长的具体逻辑。通过`Shape`指针`p`，我们可以调用`Circle`和`Square`的`show()`函数，展示各自的数据。 三、纯虚函数与抽象类 1. 纯虚函数：纯虚函数是不提供具体实现的虚函数，用`=0`表示。如果一个类含有纯虚函数，那么这个类就是抽象类，不能实例化对象。 2. 抽象类：抽象类作为基类使用，用于定义接口。在C++中，抽象类不能被实例化，但可以有派生类，派生类必须实现其父类的所有纯虚函数。 3. 应用：在实验中，`Shape`类被声明为抽象类，其中`area()`，`perim()`和`show()`都是纯虚函数。这强制`Circle`和`Square`这两个派生类提供自己的实现。 四、继承与动态绑定 1. 继承：实验中的`Circle`和`Square`从`Shape`类继承，继承了基类的属性和方法，同时也能够添加新的属性和方法，体现了面向对象的继承特性。 2. 动态绑定（Dynamic Binding）：也称为运行时绑定，是指在程序运行时确定调用哪个函数的机制。在C++中，通过虚函数实现动态绑定，使得基类指针或引用可以调用派生类的成员函数。 五、类的设计与对象创建 实验6.2展示了如何设计更复杂的类层次结构。`Person`类作为基础，包含`name`和`age`属性；`Student`类派生自`Person`，增加`number`属性；`Graduate`类再派生自`Student`，添加`instructor`属性。每个类都提供了构造函数、析构函数以及显示信息的方法。在程序中，通过动态创建不同类型的对象，并利用基类指针调用派生类的方法，展示了多态性在实际问题中的应用。 该实验通过设计抽象类和派生类，使用虚函数实现多态性，展示了面向对象编程的关键概念，如继承、封装、多态和动态绑定。这些概念对于理解和编写复杂的C++程序至关重要。通过这样的实践，学生能够更好地掌握C++的面向对象特性，并能将这些知识应用于实际项目中。