C++: статические члены класса и виртуальные функции

Виртуальные методы

Виртуальные методы объявляются в базовом классе с ключевым словом virtual, а в производном классе могут быть переопределены. Прототипы виртуальных методов как в базовом, так и в производном классе должны быть одинаковы.

Применение виртуальных методов позволяет реализовывать механизм позднего связывания, при котором определение вызываемого метода происходит на этапе выполнения, а не на этапе компиляции. При этом вызываемый виртуальный метод зависит от типа объекта, для которого он вызывается. При раннем связывании, используемом для не виртуальных методов, определение вызываемого метода происходит на этапе компиляции.

На этапе компиляции строится таблица виртуальных методов, а конкретный адрес проставляется уже на этапе выполнения.

При вызове метода с использованием указателя на класс действуют следующие правила:

В следующем примере иллюстрируется вызов виртуальных методов:

class A                          // Объявление базового класса
{ public:
    virtual void VirtMetod1();   // Виртуальный метод
    void Metod2();               // Не виртуальный метод
};
void A::VirtMetod() { cout << "Вызван A::VirtMetod1\n";}

void A::Metod2() { cout << "Вызван A::Metod2\n"; }

class B : public A         // Объявление производного класса
{public:
    void VirtMetod1();     // Виртуальный метод
    void Metod2();         // Не виртуальный метод
};
void B::VirtMetod1() {    cout << "B::VirtMetod1\n";}
void B::Metod2() {  cout << "B::Metod2\n"; }
void main() {
    B aB;                   // Объект класса B
    B *pB = aB;        // Указатель на объект класса B
    A  *pA    = aB;    // Указатель на объект класса A
    pA->VirtMetod1();    // Вызов метода VirtMetod класса B
    pB->VirtMetod1();    // Вызов метода VirtMetod класса B
    pA->Metod2();        // Вызов метода Metod2 класса A
    pB->Metod2();        // Вызов метода Metod2 класса B
}

Результатом выполнения этой программы будут следующие строки:

Вызван B::VirtMetod1
Вызван B::VirtMetod1
Вызван A::Metod2
Вызван B::Metod2

Чисто виртуальной функцией называется виртуальная функция, указанная с инициализатором

=0.

Например:

virtual void F1( int) =0;

Объявление класса может содержать виртуальный деструктор, используемый для удаления объекта определенного типа. Однако виртуального конструктора в языке С++ не существует. Некоторой альтернативой, позволяющей создавать объекты заданного типа, могут служить виртуальные методы, в которых выполняется вызов конструктора для создания объекта данного класса.

Например:

class A{
public:
    A();
    A (const A);
    virtual A* virt_object1 () {
	    return new A();
	}
    virtual A* virt_object2 () {
	    return new A(*this);
	}
}

Виртуальные классы

Для того чтобы при множественном наследовании один и тот же базовый класс не порождал для объекта производного класса несколько объектов базового класса, при объявлении производного класса такой базовый класс указывается с ключевым словом virtual и называется виртуальным классом.

Например:

class A : virtual public B  {   }

Абстрактные классы

Абстрактным классом называется класс, который содержит хотя бы одну чисто виртуальную функцию.

Абстрактный класс не может быть явно использован для создания объектов.

Как правило, абстрактный класс применяется для описания интерфейса, который должен быть реализован всеми его производными классами.

Если класс, производный от абстрактного класса, не содержит реализации всех его чисто виртуальных функций, то он также является абстрактным классом.

Шаблоны методов

Шаблоны методов позволяют описывать одинаковую реализацию для различных типов параметров.

Шаблон метода позволяет описать одну реализацию метода для всех допустимых значений параметров. Фактически шаблон метода заменяет набор перегружаемых методов с различными типами параметров.

Шаблон метода - это еще одно проявление полиморфизма языка С++.

Шаблоны методов используют в качестве параметра тип переменной.

В момент компиляции при вызове метода, не имеющего прототипа, выполняется поиск шаблона метода, из которого вызываемый метод может быть сгенерирован.

Шаблон метода указывается ключевым словом template, за которым в угловых скобках указывается список типов, используемых для параметров функции и типа возвращаемого значения.

Например:

template <class T1> 
    T1 Fx (T1 x, T1 y) {return x+y;}

При использовании шаблона компилятор заменит для вызываемого метода тип шаблона на тип, указанный при вызове метода ( T1 на int в следующем примере).

Например:

int i1=1;
int i2=2; 
std::cout<<Fx(i1,i2);

Шаблоны классов

Шаблоны классов позволяют определить параметризированный тип.

Шаблоны классов аналогично шаблонам функций позволяют на этапе компиляции создавать определения классов.

Шаблон класса указывается ключевым словом template, за которым в угловых скобках указывается список типов для создания параметризированного класса. Имя шаблона класса указывается после ключевого слова class.

Для создания объекта на основе шаблона класса после имени шаблона в угловых скобках указывается конкретный тип:

имя_шаблона_класса <тип> имя_объекта.

Например:

template <class T1>     // Описание шаблона класса
class A   
{
T1 x,y;
public:
    A();
    ~A();
    T1 Fx();
    void Fy(T1 a, T1 b);
};
template <class T1> A< T1>::A() {}    // Реализация методов шаблона класса
template <class T1> A< T1>::~A() {}
template <class T1>T1 A< T1>::Fx(){ return x*y;}
template <class T1>void A< T1>::Fy(T1 a, T1 b) {x=a; y=b;}

int main(int argc, char* argv[])
{       int i1=1;
       int i2=2; 
    double x=1.5; 
    double y=2.5;
    A <int> F1;       // Создание объекта с использованием шаблона класса
    A <int> *pF1=F1;   // Указатель на объект параметризированного типа
    pF1->Fy(i1,i2);
    std::cout<<pF1->Fx()<<std::endl;
    A <double> F2;
    A <double> *pF2=F2;
    pF2->Fy(x,y);
    std::cout<<pF2->Fx()<<std::endl;
      return 0;
}

Работа с памятью

Свободная память, которую можно заказывать в процессе выполнения программы, называется динамической памятью. Для выделения непрерывного блока памяти можно использовать функцию malloc(), а для освобождения - функцию free(). Прототипы этих функций расположены в заголовочном файле stdlib.h.

Например:

int *pIntBuffer;
// Выделение памяти под 5 переменных типа int
pIntBuffer=malloc(5*sizeof(int));

При отсутствии требуемого количества памяти функция malloc возвращает значение null.

Выделение динамической памяти также можно выполнять оператором new, а освобождение - оператором delete. Оператор new автоматически учитывает тип объекта и выделяет требуемое количество памяти.

Пример:

double *pBuffer;
// Выделение памяти под 10 переменных типа double
pBuffer=new double [10];