VC++深入详解--之复习笔记(六)
在学习Visual C++ 6.0编程之前，有必要复习一下C++中面向对象的一些基本概念。我们知道，C++与C相比有许多优点，主要体现在封装性（Encapsulation）、继承性（Inheritance）和多态性（Polymorphism）。封装性把数据与操作数据的函数组织在一起，不仅使程序结构更加紧凑，并且提高了类内部数据的安全性；继承性增加了软件的可扩充性及代码重用性；多态性使设计人员在设计程序时可以对问题进行更好的抽象，有利于代码的维护和可重用。Visual C++不仅仅是一个编译器，更是一个全面的应用程序开发环境，读者可以充分利用具有面向对象特性的C++语言开发出专业级的Windows应用程序。熟练掌握本章的内容，将为后续章节的学习打下良好的基础。
2.1 从结构到类
在C语言中，我们可以定义结构体类型，将多个相关的变量包装为一个整体使用。在结构体中的变量，可以是相同、部分相同，或完全不同的数据类型。在C语言中，结构体不能包含函数。在面向对象的程序设计中，对象具有状态（属性）和行为，状态保存在成员变量中，行为通过成员方法（函数）来实现。C语言中的结构体只能描述一个对象的状态，不能描述一个对象的行为。在C++中，对结构体进行了扩展，C++的结构体可以包含函数。
2.1.1 结构体的定义
下面我们看看如例2-1所示的程序（EX01.CPP）。
例2-1
#include
struct point
{
int x;
int y;
};
void main()
{
point pt;
pt.x=0;
pt.y=0;
cout<
}
在这段程序中，我们定义了一个结构体point，在这个结构体当中，定义了两个整型的变量，作为一个点的
X坐标和
Y坐标。在main函数中，定义了一个结构体的变量pt，对pt的两个成员变量进行赋值，然后调用C++的输出流类的对象cout将这个点的坐标输出。
在C++中预定义了三个标准输入输出流对象：cin（标准输入）、cout（标准输出）和cerr（标准错误输出）。cin与输入操作符（>>）一起用于从标准输入读入数据，cout与输出操作符（<<）一起用于输出数据到标准输出上，cerr与输出操作符（<<）一起用于输出错误信息到标准错误上（一般同标准输出）。默认的标准输入通常为键盘，默认的标准输出和标准错误输出通常为显示器。
cin
和
cout
的使用比
C
语言中的
scanf
和
printf
要简单得多。使用
cin
和
cout
你不需要去考虑输入和输出的数据的类型，cin和cout可以自动根据数据的类型调整输入输出的格式。
对于输出来说，按照例2-1中所示的方式调用就可以了，对于输入来说，我们以如下方式调用即可：
int i;
cin>>i;
注意：在使用cin和cout对象时，要注意箭头的方向。在输出中我们还使
用了
endl
（
end of line
），表示换行，注意最后一个是字母‘
l
’，而不是数字
1
。
endl
相当于
C
语言的
'/n'
，
endl
在输出流中插入一个换行，并刷新输出缓冲区。
因为用到了C++的标准输入输出流，所以我们需要包含iostream.h这个头文件，就像我们在C语言中用到了printf和scanf函数时，要包含C的标准输入输出头文件stdio.h。
提示：在定义结构体时，一定不要忘了在右花括号处加上一个分号（;）。
我们将结构体point的定义修改一下，结果如例2-2所示：
例2-2
struct point
{
int x;
int y;
void output()
{
cout<
}
};
在point这个结构体中加入了一个函数output。我们知道在C语言中，结构体中是不能有函数的，然而在C++中，结构体中是可以有函数的，称为成员函数。这样，在main函数中就可以以如下方式调用：
void main()
{
point pt;
pt.x=0;
pt.y=0;
// cout<
pt.output();
}
注意：在C++中，//......用于注释一行，/*......*/用于注释多行。
2.1.2 结构体与类
将上面例2-2所示的point结构体定义中的关键字struct换成class，得到如例2-3所示的定义。
例2-3
class point
{
int x;
int y;
void output()
{
cout<
}
};
这就是C++中的类的定义，看起来是不是和结构体的定义很类似？在C++语言中，结构体是用关键字struct声明的类。类和结构体的定义除了使用关键字“class”和“struct”不同之外，更重要的是在成员的访问控制方面有所差异。结构体默认情况下，其成员是公有（public）的；类默认情况下，其成员是私有（private）的。在一个类当中，公有成员是可以在类的外部进行访问的，而私有成员就只能在类的内部进行访问了。例如，现在设计家庭这样一个类，对于家庭的客厅，可以让家庭成员以外的人访问，我们就可以将客厅设置为public。对于卧室，只有家庭成员才能访问，我们可以将其设置为private。
提示：在定义类时，同样不要忘了在右花括号处加上一个分号（;）。
如果我们编译例2-4所示的程序（EX02.CPP）：
例2-4
#include
class point
{
int x;
int y;
void output()
{
cout<
}
};
void main()
{
point pt;
pt.x=0;
pt.y=0;
pt.output();
}
2.2 C++的特性
下面我们将通过具体的代码演示，给读者讲解C++类的特性。所使用的C++开发工具是微软公司出品的Visual C++ 6.0，操作系统是Windows2000 Server SP4。
启动Microsoft Visual C++6.0，如图2.2所示。
单击File菜单，选择New，如果2.3所示。
在Projects选项卡下，选择Win32 Console Application，如图2.4所示。
在右边的Project name：中，输入工程名EX03，单击OK按钮，如图2.5所示。
图2.2 Microsoft Visual C++6.0初始界面
图2.3 选择【File/New】菜单项
图2.4 选择Win32 Console Application工程类型
图2.5 输入工程名
在Win32 Console Application-Step 1 of 1中，选择An empty project单选按钮，单击【Finish】按钮，如图2.6所示。
出现一个工程信息窗口，单击【OK】按钮，如图2.7所示，这样就生成了一个空的应用程序外壳。
图2.6 选择An empty project选项 图2.7 新工程信息
这样的应用程序外壳并不能做什么，甚至不能运行，我们还要为它加上源文件。单击【File】菜单，选择【New】；然后在Files选项卡下，选择C++ Source File，如图2.8所示。
图2.8 为程序增加C++源文件
在右边的File文本框中，输入文件名EX03，单击【OK】按钮，如图2.9所示。
图2.9 输入C++源文件名称
并在EX03.cpp文件中输入以下代码：
例2-5
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
void output()
{
cout<
}
};
void main()
{
point pt;
pt.output();
}
说明：在这一章中，我们所有的示例工程都通过上述方式创建。
提示：如果你在编译程序时出现了下面的错误，请想想错误的原因，然后参照1.5节给出的问题解决办法，解决下面的错误。
--------------------Configuration: EX03 - Win32 Debug--------------------
Compiling...
EX03.CPP
Linking...
L
IBCD.lib(wincrt0.obj) : error LNK2001: unresolved external symbol _WinMain@16
Debug/EX03.exe : fatal error LNK1120: 1 unresolved externals
Error executing link.exe.
EX03.exe - 2 error(s), 0 warning(s)
2.2.1 类与对象
在这个程序中，我们定义了一个类point，在main函数中我们定义了一个pt对象，它的类型是point这个类。C++语言是面向对象的语言，那么，什么是类？什么是对象呢？
类描述了一类事物，以及事物所应具有的属性，例如：我们可以定义“电脑”这个类，那么作为“电脑”这个类，它应该具有显示器、主板、CPU、内存、硬盘，等等。那么什么是“电脑”的对象呢？例如，我们组装的一台具体的电脑，它的显示器是美格的，主板是华硕的，CPU是Intel的，内存是现代的，硬盘用的是希捷的，也就是“电脑”这个类所定义的属性，在我们购买的这台具体的电脑中，有了具体的值。
这台具体的电脑就是我们“电脑”这个类的一个对象。我们还经常听到“类的实例”，什么是“类的实例”呢？实际上，类的实例和类的对象是一个概念。
对象是可以销毁的。例如，我们购买的这台电脑，它是可以被损毁的。而类是不能被损毁的，我们不能说把电脑毁掉，“电脑”类是一个抽象的概念。
2.2.2 构造函数
按下键盘上的F7功能键编译例2-5的代码，然后按下键盘上的Ctrl+F5执行程序，出现如图2.10所示的运行结果。
从图中可以看到，输出了两个很大的负数。这是因为在构造pt对象时，系统要为它的成员变量
x和
y分配内存空间，而在这个内存空间中的值是一个随机值，在程序中我们没有给这两个变量赋值，因此输出时就看到了如图2.10所示的结果。这当然不是我们所期望的，作为一个点的两个坐标来说，应该有一个合理的值。为此，我们想到定义一个初始化函数，用它来初始化
x和
y坐标。这时程序的代码如例2-6所示，其中加灰显示的部分为新添加的代码。
图2.10 EX03程序的运行结果
例2-6
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
void init()
{
x=0;
y=0;
}
void output()
{
cout<
}
};
void main()
{
point pt;
pt.init();
pt.output();
}
然而，对于我们定义的init函数，在编写程序时仍然有可能忘记调用它。那么，能不能在我们定义pt这个对象的同时，就对pt的成员变量进行初始化呢？在C++当中，给我们提供了一个构造函数，可以用来对类中的成员变量进行初始化。
C++规定构造函数的名字和类名相同，没有返回值。我们将init这个函数删去，增加一个构造函数point。这时程序的代码如例2-7所示，其中加灰显示的部分为新添加的代码。
例2-7
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
point() //point类的构造函数
{
x=0;
y=0;
}
void output()
{
cout<
}
};
void main()
{
point pt;
pt.output();
}
在程序中，point这个构造函数没有任何返回值。我们在函数内部对
x和
y变量进行了初始化，按F7编译代码，按Ctrl+F5执行程序，可以看到输出结果是两个0。
构造函数的作用是对对象本身做初始化工作，也就是给用户提供初始化类中成员变量的一种方式。可以在构造函数中编写代码，对类中的成员变量进行初始化。在例2-7的程序中，当在main函数中执行“point pt”这条语句时，就会自动调用point这个类的构造函数，从而完成对pt对象内部数据成员x和y的初始化工作。
如果一个类中没有定义任何的构造函数，那么C++
编译器在某些情况下会为该类提供一个默认的构造函数，这个默认的构造函数是一个不带参数的构造函数。只要一个类中定义了一个构造函数，不管这个构造函数是否是带参数的构造函数，C++
编译器就不再提供默认的构造函数。也就是说，如果为一个类定义了一个带参数的构造函数，还想要无参数的构造函数，则必须自己定义。
知识点 国内很多介绍C++的图书，对于构造函数的说明，要么是错误的，要么没有真正说清楚构造函数的作用。在网友backer的帮助下，我们参看了ANSI C++的ISO标准，并从汇编的角度试验了几种主流编译器的行为，对于编译器提供默认构造函数的行为得出了下面的结论：
如果一个类中没有定义任何的构造函数，那么编译器只有在以下三种情况，才会提供默认的构造函数：
1．如果类有虚拟成员函数或者虚拟继承父类（即有虚拟基类）时；
2．如果类的基类有构造函数（可以是用户定义的构造函数，或编译器提供的默认构造函数）；
3．在类中的所有非静态的对象数据成员，它们所属的类中有构造函数（可以是用户定义的构造函数，或编译器提供的默认构造函数）。
2.2.3 析构函数
当一个对象的生命周期结束时，我们应该去释放这个对象所占有的资源，这可以利用析构函数来完成。析构函数的定义格式为：~类名()，如：~point()。
析构函数是“反向”的构造函数。析构函数不允许有返回值，
更重要的是析构函数不允许带参数，
并且一个类中只能有一个析构函数。析构函数的作用正好与构造函数相反，析构函数用于清除类的对象。当一个类的对象超出它的作用范围，对象所在的内存空间被系统回收，或者在程序中用delete删除对象时，析构函数将自动被调用。对一个对象来说，析构函数是最后一个被调用的成员函数。
根据析构函数的这种特点，我们可以在构造函数中初始化对象的某些成员变量，为其分配内存空间（堆内存），在析构函数中释放对象运行期间所申请的资源。
例如，下面这段程序：
class Student
{
private:
char *pName;
public:
Student()
{
pName=new char[20];
}
~Student()
{
delete[] pName;
}
};
在Student类的构造函数中，给字符指针变量pName在堆上分配了20个字符的内存空间，在析构函数中调用delete，释放在堆上分配的内存。如果没有delete[] pName这句代码，当我们定义一个Student的对象，在这个对象生命周期结束时，在它的构造函数中分配的这块堆内存就会丢失，造成内存泄漏。
提示：在类中定义成员变量时，不能直接给成员变量赋初值。例如：
class point
{
int x=0;//
错误，此处不能给变量
x
赋值。
int y;
};
2.2.4 函数的重载
我们希望在构造pt这个对象的同时，传递
x坐标和
y坐标的值。可以再定义一个构造函数，如例2-8所示。
例2-8
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
point()
{
x=0;
y=0;
}
point(int a, int b)
{
x=a;
y=b;
}
void output()
{
cout<
}
};
void main()
{
point pt(5,5);
pt.output();
}
在这个程序中，有两个构造函数，它们的函数名是一样的，只是参数的类型和个数不一样。这在C语言中是不允许的，而在C++中上述定义是合法的，
这就是
C++
中函数的重载（overload
）。当执行main函数中的point pt(5,5)这条语句时，C++编译器将根据参数的类型和参数的个数来确定执行哪一个构造函数，在这里即执行point(int a, int b)这个函数。
重载构成的条件：函数的参数类型、参数个数不同，才能构成函数的重载。分析以下两种情况，是否构成函数的重载。
第一种情况：（1）void output();
（2）int output();
第二种情况：（1）void output(int a,int b=5);
（2）void output(int a);
对于第一种情况，当我们在程序中调用output()函数时，读者认为应该调用的是哪一个函数呢？
要注意：只有函数的返回类型不同是不能构成函数的重载的。
对于第二种情况，当我们在程序中调用output（5）时，应该调用的是哪一个函数呢？调用（1）的函数可以吗？当然是可以的，因为（1）的函数第二个参数有一个默认值，因此可以认为调用的是第一个函数；当然也可以是调用（2）的函数。由于调用有歧义，因此这种情况也不能构成函数的重载。
在函数重载时，要注意函数带有默认参数的这种情况。
2.2.5 this指针
我们再看例2-9所示的这段代码（EX04.CPP）：
例2-9
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
point()
{
x=0;
y=0;
}
point(int a,int b)
{
x=a;
y=b;
}
void output()
{
cout<
}
void input(int x,int y)
{
x=x;
y=y;
}
};
void main()
{
point pt(5,5);
pt.input(10,10);
pt.output();
}
我们在point类中定义了一个input函数。在这个函数中，用参数
x和参数
y分别给成员变量
x和
y进行了赋值。在main函数中，先调用pt对象的input函数，接收用户输入的坐标值，然后调用output函数输出pt对象的坐标值。
读者可以思考一下这段程序的运行结果，然后编译运行，看看结果和你所思考的结果是一样的吗？
有的读者可能会认为在input（int x, int y）函数中，利用形参
x和形参
y对point类中的成员变量
x和
y进行了赋值，然而事实是这样吗？因为变量的可见性，point类的成员变量
x和
y在input（int x, int y）这个函数中是不可见的，所以，我们实际上是将形参x的值赋给了形参x，将形参y的值赋给了形参
y，根本没有给point类的成员变量
x和
y进行赋值，程序运行的结果当然就是“5,5”了。
如何在input（int x, int y）这个函数中对point类的成员变量
x和
y进行赋值呢？有的读者马上就想到，将input函数的参数名改一下不就可以了吗？比如：将函数改为input（int a, int b），当然，这也是一种解决办法。如果我们不想改变函数的参数名，那么又如何去给point类的成员变量
x和
y进行赋值呢？
在这种情况下，可以利用C++提供的一个特殊的指针
——this来完成这个工作。this指针是一个隐含的指针，它是指向对象本身的，代表了对象的地址。一个类所有的对象调用的成员函数都是同一个代码段，那么，成员函数又是怎么识别属于不同对象的数据成员呢？原来，在对象调用pt.input（10,10）时，成员函数除了接收2个实参外，还接收到了pt对象的地址，这个地址被一个隐含的形参this指针所获取，它等同于执行this=&pt。所有对数据成员的访问都隐含地被加上了前缀this->。例如：x=0; 等价于this->x=0。
利用this指针，我们重写input（int x, int y）函数，结果如例2-10所示。
例2-10
#include
class point
{
public:
int x;
int y;
point()
{
x=0;
y=0;
}
point(int a,int b)
{
x=a;
y=b;
}
void output()
{
cout<
}
void input(int x,int y)
{
this->x=x;
this->y=y;
}
};
void main()
{
point pt(5,5);
pt.input(10,10);
pt.output();
}
再编译运行，此时的结果就如预期所料了。
2.2.6 类的继承
1．继承
我们定义一个动物类，对于动物来说，它应该具有吃、睡觉和呼吸的方法。
class animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
我们再定义一个鱼类，对于鱼来说，它也应该具有吃、睡觉和呼吸的方法。
class fish
{
public:
void eat()
{
cout<<"fish eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"fish sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"fish breathe"<
}
};
如果我们再定义一个绵羊类，对于绵羊来说，它也具有吃、睡觉和呼吸的方法，我们是否又重写一遍代码呢？既然鱼和绵羊都是动物，是否可以让鱼和绵羊继承动物的方法呢？
在
C++
中，提供了一种重要的机制，就是继承。类是可以继承的，我们可以基于animal这个类来创建fish类，animal称为基类（Base Class，也称为父类），fish称为派生类（Derived Class，也称为子类）。派生类除了自己的成员变量和成员方法外，还可以继承基类的成员变量和成员方法。
重写animal和fish类，让fish从animal继承，代码如例2-11所示（EX05.CPP）。
例2-11
#include
class animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
};
void main()
{
animal an;
fish fh;
an.eat();
fh.eat();
}
虽然fish类没有显式地编写一个方法，但fish从animal已经继承eat、sleep、breathe方法，我们通过编译运行可以看到结果。
下面，我们在animal类和fish类中分别添加构造函数和析构函数，然后在main函数中定义一个fish类的对象fh，看看在构造fish类的对象时，animal类的构造函数是否被调用；如果调用，animal类和fish类的构造函数的调用顺序是怎样的。完整代码如例2-12所示（EX06.CPP）。
例2-12
#include
class animal
{
public:
animal()
{
cout<<"animal construct"<
}
~animal()
{
cout<<"animal destruct"<
}
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
fish()
{
cout<<"fish construct"<
}
~fish()
{
cout<<"fish destruct"<
}
};
void main()
{
fish fh;
}
编译运行，出现如图2.11所示的结果。
可以看到当构造fish类的对象fh时，animal类的构造函数也要被调用，而且在fish类的构造函数调用之前被调用。当然，这也很好理解，没有父亲就没有孩子，因为fish类从animal类继承而来，所以在fish类的对象构造之前，animal类的对象要先构造。在析构时，正好相反。
图2.11 EX06.CPP程序的运行结果
2．在子类中调用父类的带参数的构造函数
下面我们修改一下animal类的构造函数，增加两个参数height和weight，分别表示动物的高度和重量。代码如例2-13所示。
例2-13
#include
class animal
{
public:
animal(int height, int weight)
{
cout<<"animal construct"<
}
~animal()
{
cout<<"animal destruct"<
}
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
fish()
{
cout<<"fish construct"<
}
~fish()
{
cout<<"fish destruct"<
}
};
void main()
{
fish fh;
}
当我们编译这个程序时，就会出现如下错误：
那么这个错误是如何出现的呢？当我们构造fish类的对象fh时，它需要先构造animal类的对象，调用animal类的默认构造函数（即不带参数的构造函数），而在我们的程序中，animal类只有一个带参数的构造函数，在编译时，因找不到animal类的默认构造函数而出错。
因此，在构造fish类的对象时（调用fish类的构造函数时），要想办法去调用animal类的带参数的构造函数，那么，我们如何在子类中向父类的构造函数传递参数呢？可以采用如例2-14所示的方式，在构造子类时，显式地去调用父类的带参数的构造函数。
例2-14
#include
class animal
{
public:
animal(int height, int weight)
{
cout<<"animal construct"<
}
…
};
class fish:public animal
{
public:
fish():animal(400,300)
{
cout<<"fish construct"<
}
…
};
void main()
{
fish fh;
}
注意程序中以粗体显示的代码。在fish类的构造函数后，加一个冒号（:），然后加上父类的带参数的构造函数。这样，在子类的构造函数被调用时，系统就会去调用父类的带参数的构造函数去构造对象。这种初始化方式，还常用来对类中的常量（const）成员进行初始化，如下面的代码所示：
class point
{
public:
point():x(0),y(0)
private:
const int x;
const int y;
};
当然，类中普通的成员变量也可以采取此种方式进行初始化，然而，这就没有必要了。
3．类的继承及类中成员的访问特性
在类中还有另外一种成员访问权限修饰符：protected。下面是public，protected，private三种访问权限的比较：
n public定义的成员可以在任何地方被访问。
n protected定义的成员只能在该类及其子类中访问。
n private定义的成员只能在该类自身中访问。
对于继承，也可以有public、protected或private这三种访问权限去继承基类中的成员，例如，例2-14所示代码中，fish类继承animal类，就是采用public的继承方式。如果在定义派生类时没有指定如何继承访问权限，则默认为private。如果派生类以private访问权限继承基类，则基类中的成员在派生类中都变成了private类型的访问权限。如果派生类以public访问权限继承基类，则基类中的成员在派生类中仍以原来的访问权限在派生类中出现。如果派生类以protected访问权限继承基类，则基类中的public和protected成员在派生类中都变成了protected类型的访问权限。
注意：基类中的private成员不能被派生类访问，因此，private成员不能被派生类所继承。
4．多重继承
如同该名字中所描述的，一个类可以从多个基类中派生。在派生类由多个基类派生的多重继承模式中，基类是用基类表语法成分来说明的，多重继承的语法与单一继承很类似，只需要在声明继承的多个类之间加上逗号来分隔，定义形式为：
class派生类名：访问权限 基类名称，访问权限 基类名称，访问权限 基类名称
{
……
};
例如B类是由类C和类D派生的，可按如下方式进行说明：
class B：public C, public D
{
……
}
基类的说明顺序一般没有重要的意义，除非在某些情况下要调用构造函数和析构函数时，在这样的情况下，会有一些影响。
n由构造函数引起的初始化发生的顺序。如果你的代码依赖于B的D部分要在C部分之前初始化，则此说明顺序将很重要，你可以在继承表中把D类放到C类的前面。初始化是按基类表中的说明顺序进行初始化的。
n激活析构函数以做清除工作的顺序。同样，当类的其他部分正在被清除时，如果某些特别部分要保留，则该顺序也很重要。析构函数的调用是按基类表说明顺序的反向进行调用的。
虽然，多重继承使程序编写更具有灵活性，并且更能真实地反映现实生活，但由此带来的麻烦也不小。我们看例2-15所示的程序（EX07.CPP）：
例2-15
1． #include
2． class B1
3． {
4． public:
5． void output();
6． };
7． class B2
8． {
9． public:
10． void output();
11．};
12．void B1::output()
13．{
14． cout<<"call the class B1"<
15．}
16．void B2::output()
17．{
18． cout<<"call the class B2"<
19．}
20．
21．class A:public B1,public B2
22．{
23．public:
24． void show();
25．};
26．void A::show()
27．{
28． cout<<"call the class A"<
29．}
30．void main()
31．{
32． A a;
a.output(); //该语句编译时会报错
33． a.show();
34．}
例2-15的程序乍一看，好像没有错误，但是，编译时就会出错。原因何在？由第21行代码我们知道派生类A是从基类B1和B2多重继承而来的，而基类B1和B2各有一个output()函数，在第33行，当类A的对象a要使用a.output()时，编译器无法确定用户需要的到底是哪一个基类的output()函数，而产生'A::output' is ambiguous的错误信息，请读者注意。
2.2.7 虚函数与多态性、纯虚函数
1．虚函数与多态性
因为鱼的呼吸是吐泡泡，和一般动物的呼吸不太一样，所以我们在fish类中重新定义breathe方法。我们希望如果对象是鱼，就调用fish类的breathe()方法，如果对象是动物，那么就调用animal类的breathe()方法。程序代码如例2-16所示（EX08.CPP）。
例2-16
#include
class animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<
}
};
void fn(animal *pAn)
{
pAn->breathe();
}
void main()
{
animal *pAn;
fish fh;
pAn=&fh;
fn(pAn);
}
我们在fish类中重新定义了breathe()方法，采用吐泡泡的方式进行呼吸。接着定义了一个全局函数fn()，指向animal类的指针作为fn()函数的参数。在main()函数中，定义了一个fish类的对象，将它的地址赋给了animal类的指针变量pAn，然后调用fn()函数。看到这里，我们可能会有些疑惑，照理说，C++是强类型的语言，对类型的检查应该是非常严格的，但是，我们将fish类的对象fh的地址直接赋给指向animal类的指针变量，C++编译器居然不报错。这是因为fish对象也是一个animal对象，将fish类型转换为animal类型不用强制类型转换，C++编译器会自动进行这种转换。反过来，则不能把animal对象看成是fish对象，如果一个animal对象确实是fish对象，那么在程序中需要进行强制类型转换，这样编译才不会报错。
读者可以猜想一下例2-16运行的结果，输出的结果应该是“animal breathe”，还是“fish bubble”呢？
运行这个程序，你将看到如图2.12所示的结果。
图2.12 EX09程序的运行结果（一）
为什么输出的结果不是“fish bubble”呢？这是因为在我们将fish类的对象fh的地址
赋给
pAn
时，
C++
编译器进行了类型转换，此时
C++
编译器认为变量
pAn
保存就是
animal
对象的地址。当在
fn
函数中执行
pAn->breathe()
时，调用的当然就是
animal
对象的
breathe
函数。
为了帮助读者更好地理解对象类型的转换，我们给出了fish对象内存模型，如图2.13所示。
当我们构造fish类的对象时，首先要调用animal类的构造函数去构造animal类的对象，然后才调用fish类的构造函数完成自身部分的构造，从而拼接出一个完整的fish对象。当我们将fish类的对象转换为animal类型时，该对象就被认为是原对象整个内存模型的上半部分，也就是图2.13中的“animal的对象所占内存”。当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，自然也就是调用它所在的内存中的方法。因此，出现如图2.12所示的结果，也就顺理成章了。
现在我们在animal类的breathe()方法前面加上一个virtual关键字，结果如例2-17所示。
例2-17
#include
class animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
virtual void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<
}
};
void fn(animal *pAn)
{
pAn->breathe();
}
void main()
{
animal *pAn;
fish fh;
pAn=&fh;
fn(pAn);
}
用virtual关键字申明的函数叫做虚函数。运行例2-17这个程序，结果调用的是fish类的呼吸方法：
图2.14 EX08程序的运行结果（二）
这就是C++中的多态性。当C++编译器在编译的时候，发现animal类的breathe()函数是虚函数，这个时候C++就会采用迟绑定（late binding）技术。也就是编译时并不确定具体调用的函数，而是在运行时，依据对象的类型（在程序中，我们传递的fish类对象的地址）来确认调用的是哪一个函数，这种能力就叫做C++的多态性。我们没有在breathe()函数前加virtual关键字时，C++编译器在编译时就确定了哪个函数被调用，这叫做早期绑定（early binding）。
C++的多态性是通过迟绑定技术来实现的，关于迟绑定技术，读者可以参看相关的书籍，在这里，我们就不深入讲解了。
C++的多态性用一句话概括就是：
在基类的函数前加上
virtual
关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数；如果对象类型是基类，就调用基类的函数。
2．纯虚函数
将breathe()函数申明为纯虚函数，结果如例2-18所示。
例2-18
class animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"animal eat"<
}
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<
}
virtual void breathe() = 0;
};
纯虚函数是指被标明为不具体实现的虚成员函数（注意：纯虚函数也可以有函数体，但这种提供函数体的用法很少见）。纯虚函数可以让类先具有一个操作名称，而没有操作内容，让派生类在继承时再去具体地给出定义。凡是含有纯虚函数的类叫做抽象类。这种类不能声明对象，只是作为基类为派生类服务。在派生类中必须完全实现基类的纯虚函数，否则，派生类也变成了抽象类，不能实例化对象。
纯虚函数多用在一些方法行为的设计上。在设计基类时，不太好确定或将来的行为多种多样，而此行为又是必需的，我们就可以在基类的设计中，以纯虚函数来声明此种行为，而不具体实现它。
注意：C++的多态性是由虚函数来实现的，而不是纯虚函数。在子类中如果有对基类虚函数的覆盖定义，无论该覆盖定义是否有virtual关键字，都是虚函数。
2.2.8 函数的覆盖和隐藏
1．函数的覆盖
在上一节介绍多态性的时候，我们给出了下面的代码片段：
例2-19
class animal
{
public:
…
virtual void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<
}
};
在基类animal的breathe函数前添加了virtual关键字，声明该函数为虚函数。在派生类fish中重写了breathe函数，我们注意到，fish类的breathe函数和animal类的breathe函数完全一样，无论函数名，还是参数列表都是一样的，这称为函数的覆盖（override）。构成函数覆盖的条件为：
n基类函数必须是虚函数（使用virtual关键字进行声明）。
n发生覆盖的两个函数要分别位于派生类和基类中。
n函数名称与参数列表必须完全相同。
由于C++的多态性是通过虚函数来实现的，所以函数的覆盖总是和多态关联在一起。在函数覆盖的情况下，编译器会在运行时根据对象的实际类型来确定要调用的函数。
2．函数的隐藏
我们再看例2-20的代码：
例2-20
class animal
{
public:
…
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<
}
};
class fish:public animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<
}
};
你看出来这段代码和例2-19所示代码的区别了吗？在这段代码中，派生类fish中的breathe函数和基类animal中的breathe函数也是完全一样的，不同的是breathe函数不是虚函数，这种情况称为函数的隐藏。所谓隐藏，是指派生类中具有与基类同名的函数（不考虑参数列表是否相同），从而在派生类中隐藏了基类的同名函数。
初学者很容易把函数的隐藏与函数的覆盖、重载相混淆，我们看下面两种函数隐藏的情况：
（1）派生类的函数与基类的函数完全相同（函数名和参数列表都相同），只是基类的函数没有使用virtual关键字。此时基类的函数将被隐藏，而不是覆盖（请参照上文讲述的函数覆盖进行比较）。
（2）派生类的函数与基类的函数同名，但参数列表不同，在这种情况下，不管基类的函数声明是否有virtual关键字，基类的函数都将被隐藏。注意这种情况与函数重载的区别，重载发生在同一个类中。
下面我们给出一个例子，以帮助读者更好地理解函数的覆盖和隐藏，代码如例2-21所示。
例2-21
class Base
{
public:
virtual void fn();
};
class Derived : public Base
{
public:
void fn(int);
};
class Derived2 : public Derived
{
public:
void fn();
};
在这个例子中，Derived类的fn(int)函数隐藏了Base类的fn()函数，Derived类fn(int)函数不是虚函数（注意和覆盖相区别）。Derived2类的fn()函数隐藏了Derived类的fn(int)函数，由于Derived2类的fn()函数与Base类的fn()函数具有同样的函数名和参数列表，因此Derived2类的fn()函数是一个虚函数，覆盖了Base类的fn()函数。注意，在Derived2类中，Base类的fn()函数是不可见的，但这并影响fn函数的覆盖。
当隐藏发生时，如果在派生类的同名函数中想要调用基类的被隐藏函数，可以使用“基类名::函数名（参数）”的语法形式。例如，要在Derived类的fn(int)方法中调用Base类的fn()方法，可以使用Base::fn()语句。
有的读者可能会想，我怎样才能更好地区分覆盖和隐藏呢？实际上只要记住一点：函数的覆盖是发生在派生类与基类之间，两个函数必须完全相同，并且都是虚函数。那么不属于这种情况的，就是隐藏了。
最后，我们再给出一个例子，留给读者思考，代码如例2-22所示（EX09.CPP）。
例2-22
#include
class Base
{
public:
virtual void xfn(int i)
{
cout<<"Base::xfn(int i)"<
}
void yfn(float f)
{
cout<<"Base::yfn(float f)"<
}
void zfn()
{
cout<<"Base::zfn()"<
}
};
class Derived : public Base
{
public:
void xfn(int i) //覆盖了基类的xfn函数
{
cout<<"Drived::xfn(int i)"<
}
void yfn(int c) //隐藏了基类的yfn函数
{
cout<<"Drived::yfn(int c)"<
}
void zfn() //隐藏了基类的zfn函数
{
cout<<"Drived::zfn()"<
}
};
void main()
{
Derived d;
Base *pB=&d;
Derived *pD=&d;
pB->xfn(5);
pD->xfn(5);
pB->yfn(3.14f);
pD->yfn(3.14f);
pB->zfn();
pD->zfn();
}
2.2.10 C++类的设计习惯及头文件重复包含问题的解决
在设计一个类的时候，通常是将类的定义及类成员函数的声明放到头文件（即.h文件）中，将类中成员函数的实现放到源文件（即.cpp）中。对于animal类需要animal.h和animal.cpp两个文件，同样，对于fish类需要fish.h和fish.cpp。对于main()函数，我们把它单独放到EX10.cpp文件中。
往一个现有工程添加头文件（.h文件）或源文件（.cpp文件）有两种方式：一种是在打开的工程中，单击【File】→【New】，在左边的Files标签页下，选择C++ Header File或C++ Source File，然后在右边的File文本框中，输入头文件或源文件的文件名，如animal.h或animal.cpp，单击【OK】按钮。如图2.16所示。
图2.16 新建头文件或源文件
另一种方式是在EX10的工程目录下，单击鼠标右键，选择【新建】→【文本文档】，然后将“新建文本文档.txt”改名为“animal.h”（因.h和.cpp文件都是文本格式的文件），依同样的方法，建立animal.cpp、fish.h、fish.cpp三个文件，然后在打开的工程中，选择【Project】→【Add To Project】→【Files】，选择animal.h、animal.cpp、fish.h、fish.cpp这四个文件，单击【OK】按钮，如图2.17所示。
图2.17 添加头文件和源文件到工程中
代码如例2-24所示。
例2-24
animal.h
//在头文件中包含类的定义及类成员函数的声明
class animal
{
public:
animal();
~animal();
void eat();
void sleep();
virtual void breathe();
};
animal.cpp
//在源文件中包含类中成员函数的实现
#include "animal.h" //因为在编译animal.cpp时，编译器不知道animal到底
是什么，所以要包含animal.h，这样，编译器就知道animal
是一种类的类型
#include //在包含头文件时，<>和""有什么区别？<>和""表示编译器
在搜索头文件时的顺序不同，<>表示从系统目录下开始搜索，
然后再搜索PATH环境变量所列出的目录，不搜索当前目录；
""是表示先从当前目录搜索，然后是系统目录和PATH环境
变量所列出的目录。所以如果我们知道头文件在系统目录下
就可以直接用<>，这样可以加快搜索速度
animal::animal() //::叫做作用域标识符，用于指明一个函数属于哪个类或一
个数据成员属于哪个类。::前面如果不跟类名，表示是全局
{ 函数（即非成员函数）或全局数据
}
animal::~animal()
{
}
void animal::eat() //注意：虽然我们在函数体中什么也没写，但仍然是实现了
这个函数
{
}
void animal::sleep()
{
}
void animal::breathe() //注意，在头文件（.h文件）中加了virtual后，在源文
件（.cpp文件）中就不必再加virtual了
{
cout<<"animal breathe"<
}
fish.h
#include "animal.h" //因fish类从animal类继承而来，要让编译器知道
animal是一种类的类型，就要包含animal.h头文件
class fish:public animal
{
public:
void breathe();
};
fish.cpp
#include "fish.h"
#include
void fish::breathe()
{
cout<<"fish bubble"<
}
EX10.cpp
#include "animal.h"
#include "fish.h"
void fn(animal *pAn)
{
pAn->breathe();
}
void main()
{
animal *pAn;
fish fh;
pAn=&fh;
fn(pAn);
}
现在我们就可以按下键盘上的F7功能键编译整个工程了，编译结果如下：
为什么会出现类重复定义的错误呢？请读者仔细查看EX10.cpp文件，在这个文件中包含了animal.h和fish.h这两个头文件。当编译器编译EX10.cpp文件时，因为在文件中包含了animal.h头文件，编译器展开这个头文件，知道animal这个类定义了，接着展开fish.h头文件，而在fish.h头文件中也包含了animal.h，再次展开animal.h，于是animal这个类就重复定义了。
读者可以测试一下，如果我们多次包含iostream.h这个头文件，也不会出现上面的错误。要解决头文件重复包含的问题，可以使用条件预处理指令。修改后的头文件如下：
animal.h
#ifndef ANIMAL_H_H //我们一般用#define定义一个宏，是为了在程序中使用，使程
序更加简洁，维护更加方便，然而在此处，我们只是为了判断
#define ANIMAL_H_H ANIMAL_H_H是否定义，以此来避免类重复定义，因此我们没有为
其定义某个具体的值。在选择宏名时，要选用一些不常用的名字，
class animal 因为我们的程序经常会跟别人写的程序集成，如果选用一个很常用
的名字（例如：X），有可能会造成一些不必要的错误
{
public:
animal();
~animal();
void eat();
void sleep();
virtual void breathe();
};
#endif
fish.h
#include "animal.h"
#ifndef FISH_H_H
#define FISH_H_H
class fish:public animal
{
public:
void breathe();
};
#endif
我们再看EX10.cpp的编译过程。当编译器展开animal.h头文件时，条件预处理指令判断ANIMAL_H_H没有定义，于是就定义它，然后继续执行，定义了animal这个类；接着展开fish.h头文件，而在fish.h头文件中也包含了animal.h，再次展开animal.h，这个时候条件预处理指令发现ANIMAL_H_H已经定义，于是跳转到#endif，执行结束。
通过分析，我们发现在这次的编译过程中，animal这个类只定义了一次。
提示：Windows 2000初始安装完毕后，对于已知文件类型的扩展名是隐藏的，例如：“test.txt”这个文件，在资源浏览器中看到的是“test”，在这种情况下，修改其文件名为“test.cpp”时，实际的文件名是“test.cpp.txt”，仍然是文本文件。因此在Win2000下做开发时，要取消“隐藏已知文件类型的扩展名”这一选项。
操作步骤：在资源浏览器（或我的电脑）中，选择菜单中的“工具->文件夹选项（
O）…”，选择“查看”标签页，将滚动栏拖到底端，将“隐藏已知文件类型的扩展名”复选框中的对号（√）取消掉，单击“确定”按钮。
2.2.11 VC++程序编译链接的原理与过程
我们在EX10这个工程中，选择菜单中【Build】→【Rebuild All】，重新编译所有的工程文件，可以看到如下输出：
从这个输出中，我们可以看到可执行程序EX10.exe的产生，经过了两个步骤：首先，
C++
编译器对工程中的三个源文件
fish.cpp
、
animal.cpp
单独进行编译（
Compiling…
）。在编译时，先由预处理器对预处理指令（＃
include
、
#define
和
#if
）进行处理，在内存中输出翻译单元（一种临时文件）。编译器接受预处理的输出，将源代码转换成包含机器语言指令的三个目标文件（扩展名为
obj
的文件）：
EX10.obj
、
fish.obj
、
animal.obj
。注意，在编译过程中，头文件不参与编译；在
EX10
工程的
Debug
目录下，我们可以看到编译生成的
obj
文件。接下来是链接过程（
Linking…
），链接器将目标文件和你所用到的
C++
类库文件一起链接生成
EX10.exe
。整个编译链接的过程如图
2.18
所示。
好了，到此C++的知识就讲解完毕了。当然C++的内容还有很多，但这一章的内容，对于我们从事VC++开发已经足够了，还有部分C++内容，会在后面的章节中讲解。休息一下，以后再继续我们的VC++之旅。
2.2.9 引用
在C++中，还有一个引用的概念。引用就是一个变量的别名，它需要用另一个变量或对象来初始化自身。引用就像一个人的外号一样，例如：有一个人，他的名字叫做张旭，因他在家排行老三，别人给他取了一个外号叫张三，这样，我们叫张三或张旭，指的都是同一个人。下面的代码声明了一个引用b，并用变量a进行了初始化。
int a = 5;
int &b = a; //用&表示申明一个引用。引用必须在申明时进行初始化
考虑下面代码：
int a = 5;
int &b = a;
int c=3;
b=c; //此处并不是将b变成c的引用，而是给b赋值，此时，b和a的值都变成了3
引用和用来初始化引用的变量指向的是同一块内存，因此通过引用或者变量可以改变同一块内存中的内容。引用一旦初始化，它就代表了一块特定的内存，再也不能代表其他的内存。
那么引用和指针变量有什么区别呢？
引用只是一个别名，是一个变量或对象的替换名称。引用的地址没有任何意义，因此
C++
没有提供访问引用本身地址的方法。引用的地址就是它所引用的变量或者对象的地址，对引用的地址所做的操作就是对被引用的变量或对象的地址所做的操作。指针是地址，指针变量要存储地址值，因此要占用存储空间，我们可以随时修改指针变量所保存的地址值，从而指向其他的内存。
引用和指针变量的内存模型如图2.15所示。
在编写程序时，很少直接使用引用，即用一个变量来初始化一个引用（int a; int &b=a），如果这么做，通过变量和引用都可以修改同一块内存的内容，在程序中，就很容易出现问题，不知道此时内存中的值到底是多少了。
引用多数用在函数的形参定义上，在调用函数传参时，我们经常使用指针传递，一是避免在实参占较大内存时发生值的复制，二是完成一些特殊的作用，例如，要在函数中修改实参所指向内存中的内容。同样，使用引用作为函数的形参也能完成指针的功能，在有些情况下还能达到比使用指针更好的效果。
下面，我们以一段程序（如例2-23所示）的讲解作为引用这一小节的结束。
例2-23
#include
//change函数主要用来交换a和b的值
void change(int& a,int& b);
void main()
{
int x=5;
int y=3;
cout<<"original x="<
cout<<"original y="<
change(x,y); //此处如果用指针传递，则调用change（&x, &y），这样很容易让人
迷惑，不知道交换的是x和y的值，还是x和y的地址？此处用引用，
可读性就比指针要好
cout<<"changed x="<
cout<<"changed y="<
}
/*在change()函数的实现中，我们采用了一个小算法，完成了a和b值的交换，读者下来可以仔细研读，细细体味一下（读者还可以采用其他的方法，当然也可以直接使用通常的实现，定义一个临时变量，完成a和b值的交换）*/
void change(int& a,int& b)
{
a=a+b;
b=a-b;
a=a-b;
}