練習15.1：什麼是虛成員？
在類中被聲明成virtual的成員，基類希望這種成員在派生類中重定義。除了構造函數外，任意非static成員都可以為虛成員。
練習15.2：protected訪問說明符與private有何區別？
protected為受保護的訪問標號，protected成員可以被該類的成員、友元和派生類成員(非友元)訪問，而不可以被該類型的普通用戶訪問。而private成員只能被基類的成員和友元訪問，派生類不能訪問。
練習15.3：定義你自己的Quote類和print_total函數。
class Quote
{
public:
Quote() = default;
Quote(const std::string &book, double sales_price) : bookNo(book), price(sales_price) { }
std::string isbn() const { return bookNo; }
virtual double net_price(std::size_t n) const { return n * price; }
virtual ~Quote() = default;
private:
std::string bookNo;
protected:
double price = 0.0;
};
double print_total(ostream &os, const Quote &item, size_t n)
{
double ret = item.net_price(n);
os << "ISBN: " << item.isbn() << "#sold: " << n << " total due: " << ret << endl;
return ret;
}
class Base{. . .};
(a)class Derived : public Derived {. . .};
(b)class Derived : private Base {. . .};
(c)class Derived : public Base;
(a)錯誤，不能用類本身作為類的基類。(b)正確 (c)錯誤。聲明類時，不可以包含派生列表。
練習15.5：定義你自己的Bulk_quote類。
class Bulk_quote : public Quote
{
public:
Bulk_quote() { }
Bulk_quote(const std::string&, double, std::size_t, double);
double net_price(size_t cnt) const override
{
if (cnt >= min_qty)
return cnt * (1 - discount) * price;
else
return cnt * price;
}
private:
std::size_t min_qty = 0;
double discount = 0.0
};
#include#include using std::ostream; using std::cin; using std::endl; using std::cout; class Quote { public: Quote() = default; Quote(const std::string &book, double sales_price) : bookNo(book), price(sales_price) { } std::string isbn() const { return bookNo; } virtual double net_price(std::size_t n) const { return n * price; } virtual ~Quote() = default; private: std::string bookNo; protected: double price = 0.0; }; double print_total(ostream &os, const Quote &item, size_t n) { double ret = item.net_price(n); os << "ISBN: " << item.isbn() << " #sold: " << n << " total due: " << ret << endl; return ret; } class Bulk_quote : public Quote { public: Bulk_quote() { } Bulk_quote(const std::string &book, double p, std::size_t qty, double disc) : Quote(book, p), min_qty(qty), discount(disc) { } double net_price(size_t cnt) const override { if (cnt >= min_qty) return cnt * (1 - discount) * price; else return cnt * price; } private: std::size_t min_qty = 0; double discount = 0.0; }; int main() { Quote b1("0-2016-988", 68.5); Bulk_quote b2("0-2016-988", 68.5, 20, 0.75); print_total(cout, b1, 20); print_total(cout, b2, 20); return 0; }
class Limited_quote : public Quote
{
public:
double net_price(size_t cnt) const override
{
if (cnt <= max_qty)
return cnt * (1- discount) * price;
else
return max_qty * (1-discount) * price + (cnt - max_qty) * price;
}
private:
size_t max_qty;
double discount;
};
靜態類型在編譯時就已經確定了，它是變量聲明時的類型或表達式生成的類型；而動態類型則是變量或表達式表示的內存中的對象的類型，動態類型直到運行時才能知道。如：Quote *pQuote = new Bulk_quote; ，指針pQuote的靜態類型是Quote，在編譯時就已經確定了。但是它的動態類型是Bulk_quote，知道運行時才能知道它指向的是基類還是派生類。如果一個變量非指針也非引用，則它的靜態類型和動態類型永遠一致。但基類的指針或引用的靜態類型可能與其動態類型不一致。
練習15.9：在什麼情況下表達式的靜態類型可能與動態類型不同？請給出三個靜態類型與動態類型不同的例子。
基類的指針或引用的動態類型可能與靜態類型不一致。
Bulk_quote bulk;
Quote *pQuote = &bulk;
Quote &rQuote = bulk;
double print_total(ostream &os, const Quote &item, size_t n);
練習15.10：回憶我們在8.1節進行的討論，解釋第284頁中將ifstream傳遞給Sales_data的read函數的程序是如何工作的。
在要求使用基類的地方，可以使用派生類型的對象來代替，是靜態類型和動態類型不同的典型例子。
練習15.11：為你的Quote類體系添加一個名為debug的虛函數，令其分別顯示每個類的數據成員。
class Quote
{
public:
Quote()=default;
Quote(const std::string &book, double sales_price) : bookNo(book), price(sales_price){ }
std::string isbn() const {return bookNo;}
virtual double net_price(std::size_t n) const {return n * price;}
virtual void debug()
{
cout << "bookNo: " << bookNo << " price: " << price << endl;
}
virtual ~Quote() = default;
private:
std::string bookNo;
protected:
double price = 0.0;
};
class Bulk_quote : public Quote
{
Bulk_quote(const string &book = "", double sales_price = 0.0, size_t qty = 0, double disc_rate = 0) : Quote(book, sales_price), min_qty(qty), discount(disc_rate) { }
double net_price(size_t cnt) const
{
if (cnt > min_qty)
return cnt * (1 - discount) * price;
else
return cnt * price;
}
virtual void debug()
{
Quote::debug();
cout << "min_qty: " << qty << " discount: " << discount << endl;
}
private:
size_t min_qty;
double discount;
};
有必要。
override：在C+=11新標准中我們可以使用override關鍵字來說明派生類中的虛函數。這麼做的好處是在使得我們的意圖更加清晰明確地告訴編譯器我們想要覆蓋掉已存在的虛函數。如果定義了一個虛函數與基類中的名字相同但是形參列表不同，在不使用override關鍵字的時候這種函數定義是合法的，在使用了override關鍵字之後這種行為是非法的，編譯器會提示出錯。
final：如果我們將某個函數定義成final，則不允許後續的派生類來覆蓋這個函數，否則會報錯。
因此同時將一個成員函數聲明成override和final能夠使我們的意圖更加清晰。
練習15.14：給定上一題中的類以及下面這些對象，說明在運行時調用哪個函數：
base bobj; base *bp1 = &bobj; base &br1 = bobj;
derived dobj; base *bp2 = &dobj; base &br2 = dobj;
(a)bobj.print(); (b)dobj.print(); (c)bp1->name();
(d)bp2->name(); (e)br1.print(); (f)br2.print();
(a)用的是基類的print函數。
(b)用的是派生類的print函數。
(c)用的是基類的name函數。
(d)用的是基類的name函數。
(e)用的是基類的print函數。
(f)用的是派生類的print函數。
練習15.15：定義你自己的Disc_quote和Bulk_quote。
class Disc_quote : public Quote
{
public:
Disc_quote(const string &book = "", double sales_price = 0.0, size_t qty = 0, double disc = 0.0) : Quote(book, sales_price), quantity(qty), discount(disc) { }
double net_price(size_t cnt) = const = 0;
private:
size_t quantity;
double discount;
};
class Bulk_quote :public Disc_quote
{
public:
Bulk_quote(const string &book = "". double sales_price = 0.0, size_t qty = 0, double disc_rate = 0) : Disc_quote(book, sales_price, qty,disc_rate) { }
double net_price(size_t cnt) const
{
if(cnt > quantity)
return cnt * (1-discount) * price;
else
return cnt * price;
}
};
class Limited_quote : public Disc_quote
{
Limited_quote(const string &book = "", double sales_price = 0.0, size_t qty = 0, double disc_rate = 0.0) : Disc_quote(book, sales_price, qty, disc_rate) { }
double net_price(size_t cnt) const override
{
if (cnt <= quantity)
return cnt * (1 - discount) * price;
else
return quantity * (1 - discount) * price + (cnt - quantity) *price;
}
};
練習15.18：假設給定了第543頁和第544頁的類，同時已知米格對象的類型如注釋所示，判斷下面的哪些賦值語句是合法的。解釋那些不合法的語句為什麼不被允許。
Base *p = &d1; //d1的類型是Pub_Derv
p = &d2; //d2的類型是Priv_Derv
p = &d3; //d3的類型是Prot_Derv
p = &dd1; //dd1的類型是Derived_from_Public
p = &dd2; //dd2的類型是Derived_from_Private
p = &dd3; //dd3的類型是Derived_from_Protected
只有d1和dd1才能夠賦值。這是因為：只有當派生類公有地繼承基類時，用戶代碼才能使用派生類向基類的轉換；也就是說，如果派生類繼承基類的方式是受保護的或者私有的，則用戶代碼不能使用該轉換。
在題中，只有d1和dd1類是公有地繼承基類，故只有它們才能完成向基類的轉換。
練習15.19：假設543頁和544頁的每個類都有如下形式的成員函數：
void memfcn(Base &b) { b = *this; }
對於每個類，分別判斷上面的函數是否合法。
Derived_from_Private: private Priv_Derv這個類的函數不合法。
原因如下：
1、無論派生類以什麼方式繼承基類，派生類的成員函數和友元都能使用派生類向基類的轉換；派生類向其直接基類的類型轉換對於派生類的成員和函數來說永遠是可訪問的。
2、如果派生類繼承基類的方式是公有的或者受保護的，則派生類的成員和友元可以使用派生類向基類的類型轉換；反之，如果派生類繼承基類的方式是私有的，則不能使用。
練習15.20：編寫代碼檢驗你對前面兩題的回答是否正確。
#includeusing namespace std; class Base { public: void pub_mem(); protected: int prot_mem; private: char priv_mem; }; struct Pub_Derv : public Base { int f() {return prot_mem;} void memfcn(Base &b) { b =*this; cout << "Pub_Derv" << endl; } }; struct Priv_Derv : private Base { int f1() const {return prot_mem;} void memfcn(Base &b) { b =*this; cout << "Priv_Derv" << endl; } }; struct Prot_Derv : protected Base { int f2() {return prot_mem;} void memfcn(Base &b) { b =*this; cout << "Prot_Derv" << endl; } }; struct Derived_from_Public : public Pub_Derv { int use_base() {return prot_mem;} void memfcn(Base &b) { b =*this; cout << "Derived_from_Public" << endl; } }; struct Derived_from_Protected : protected Pub_Derv { int use_base() {return prot_mem;} void memfcn(Base &b) { b =*this; cout << "Derived_from_Protected" << endl; } }; int main(int argc, const char *argv[]) { Pub_Derv d1; Priv_Derv d2; Prot_Derv d3; Derived_from_Public dd1; //Derived_from_Private dd2; Derived_from_Protected dd3; Base base; Base *p= new Base; p = &d1; //p = &d2; //p = &d3; p = &dd1; //p = &dd2; //p = &dd3; d1.memfcn(base); d2.memfcn(base); d3.memfcn(base); dd1.memfcn(base); //d2.memfcn(bade); dd3.memfcn(base); return 0; }
(a) 圖形文件格式(如gif、tiff、jpeg、bmp)
(b) 圖形基元(如方格、圓、球、圓錐)
(c) C++語言中的類型(如類、函數、成員函數)
對(b)中的幾何圖元組織成一個繼承層次：1)公共基類Figure，表示幾何圖元；2)類Rectangle、Circle、Sphere和Cone分別表示矩形、圓、球形和錐形等圖元，這些類可以定義為Figure類的派生類。
練習15.22：對於你在上一題中選擇的類，為其添加合適的虛函數及公有成員和受保護的成員。
class Figure
{
public:
Figure(double, double);
protected:
double xSize, ySize;
};
class Figure_2D : public Figure{
public:
Figure_2D(double, double);
virtual double area() = 0;
virtual double pcrimeter() = 0;
};
class Figure_3D : public Figure
{
public:
Figure_3D(double, double, double);
virtual double cubage() = 0;
protected:
double zSize;
};
class Rectangle : public Figure_2D
{
public:
Rectangle(double, double);
virtual double area();
virtual double pcrimeter();
};
class Circle : public Figure_2D
{
public:
Circle(double, double);
virtual double area();
virtual double pcrimeter();
};
class Sphere : public Figure_3D
{
public:
Sphere(double, double, double);
virtual double cubage();
};
class Cone : public Figure_3D
{
public:
Cone(double, double, double);
virtual double cubage();
};
練習15.23：假設第550頁的D1類需要覆蓋它繼承而來的fcn函數，你應該如何對其進行修改？如果你修改之後fcn匹配了Base中的定義，則該節點的那些調用語句將如何解析？
1.將D1類的fcn函數更改為int fcn()。
2.p2->fcn(42)，這一條調用語句將會出錯。
練習15.24：哪種類需要析構函數？虛析構函數必須執行什麼樣的操作？
作為基類使用的類應該具有虛析構函數，以保證在刪除指向動態分配的對象的基類指針時根據指針實際指向的對象所屬的類型運行適當的析構函數。
虛析構函數可以為空，即不執行任何操作。一般而言，析構函數的主要作用是清除本類中定義的數據成員。如果該類沒有定義指針類成員，則使用合成版本即可；如果該類定義了指針成員，則一般需要自定義析構函數以對指針成員進行適當的清除。因此，如果有虛析構函數必須執行的操作，則就是清除本類中定義的數據成員的操作。
練習15.25：我們為什麼為Disc_quote定義一個默認構造函數？如果去除掉該構造函數的話會對Bulk_quote的行為產生什麼影響？
因為Disc_quote的默認構造函數會運行Quote的默認構造函數，而Quote默認構造函數會完成成員的初始化工作。
如果去掉該函數的話，Bulk_quote的默認構造函數無法完成Disc_quote的初始化工作。
練習15.26：定義Quote和Bulk_quote的拷貝控制成員，令其與合成的版本行為一致。為這些成員以及其他的構造函數添加打印狀態的語句，使得我們能夠知道正在運行哪個程序。使用這些類編寫程序，預測程序將創建和銷毀哪些對象。重復實驗，不斷比較你的預測和實際輸出結果是否相同，直到預測完全准確再結束。
