R.10.2 Виртуальные функции

Если класс base содержит виртуальную ($$R.7.1.2) функцию vf, а производный от него класс derived также содержит функцию vf того же типа, тогда вызов vf для объекта класса derived является обращением к derived::vf, даже если доступ к этой функции происходит через указатель или ссылку на класс base. Говорят, что функция производного класса подавляет функцию базового класса. Однако, если типы функций ($$R.8.2.5) различны, функции считаются разными и механизм виртуальности не действует (см. также $$R.13.1). Считается ошибкой, если функция производного класса отличается от виртуальной функции базового класса только типом возвращаемого значения. Рассмотрим пример: struct base { virtual void vf1(); virtual void vf2(); virtual void vf3(); void f(); }; class derived : public base { public: void vf1(); void vf2(int); // скрывает base::vf2() char vf3(); // ошибка: различие только в типе // возвращаемого значения } void g() { derived d; base* bp = &d; // стандартное преобразование: derived* в base* bp->vf1(); // вызов derived::vf1 bp->vf2(); // вызов base::vf2 bp->f(); // вызов base::f } Здесь три вызова для объекта d класса derived приведут к обращениям к derived::vf1, base::vf2 и base::f соответственно. Иными словами, интерпретация вызова виртуальной функции зависит от типа объекта, для которого она вызывается, тогда как интерпретация вызова невиртуальной функции-члена зависит только от типа указателя или ссылки на этот объект. Например, выражение bp->vf1() приведет к вызову derived::vf1(), поскольку bp указывает на объект класса derived, в котором функция derived::vf1() подавляет виртуальную функцию base::vf1(). Наличие спецификации virtual означает, что функция является членом, поэтому виртуальная функция не может быть глобальной функцией (не членом) ($$R.7.1.2). Точно так же виртуальная функция не может быть статическим членом, т.к. для вызова виртуальной функции необходимо наличие определенного объекта, который указывает, какую функцию надо вызывать. В другом классе виртуальную функцию можно описать как друга. Функция, подавляющая виртуальную, сама считается виртуальной функцией. Спецификацию virtual можно использовать для подавляющей функции производного класса, но это избыточно. Виртуальная функция может быть определена или описана в базовом классе как чистая ($$R.10.3). Виртуальную функцию, которая определена в базовом классе, не нужно определять в производном классе: при всех вызовах будет использоваться функция, определенная в базовом классе. Механизм виртуальности при вызове отключается, если есть явное уточнение имени с помощью оператора разрешения области видимости ($$R.5.1), например: class B { public: virtual void f(); }; class D : public B { public: void f(); }; void D::f() { /* ... */ B::f(); } Здесь обращение к f из D приводит к вызову B::f, а не D::f.

R.10.3 Абстрактные классы

Абстрактные классы дают средство для представления в языке общих понятий, таких, например, как фигура, для которых могут использоваться только конкретные их варианты, например, круг или квадрат. Кроме того абстрактный класс позволяет задать интерфейс, разнообразные реализации которого представляют производные классы. Абстрактным называется класс, который можно использовать только как базовый для некоторого другого класса, т.е. нельзя создать никакого объекта абстрактного класса кроме того, который представляет базовый класс для некоторого производного класса. Класс считается абстрактным, если в нем есть хотя бы одна чистая виртуальная функция. При описании класса виртуальная функция описывается как чистая с помощью спецификации-чистой ($$R.9.2). Чистую виртуальную функцию не нужно определять, если только она явно не вызывается с помощью конструкции уточненное-имя ($$R.5.1). Рассмотрим пример: class point { /* ... */ }; class shape { // абстрактный класс point center; // ... public: point where() { return center; } void move(point p) { center=p; draw(); } virtual void rotate(int) = 0; // чистая виртуальная virtual void draw() = 0; // чистая виртуальная // ... }; Абстрактный класс нельзя использовать как тип формального параметра, тип возвращаемого значения, а также как тип в операции явного преобразования типа. Можно описывать указатели и ссылки на абстрактный класс, например: shape x; // ошибка: объект абстрактного класса shape* p; // нормально shape f(); // ошибка void g(shape); // ошибка shape& h(shape&); // нормально Чистые виртуальные функции и наследуются как чистые виртуальные функции, например: class ab_circle : public shape { int radius; public: void rotate(int) { } // ab_circle::draw() чистая виртуальная функция }; Поскольку функция shape::draw() является чистой виртуальной функцией, то такой же будет по определению и функция ab_circle::draw(). Для приведенного ниже описания класс circle не будет абстрактным, и у функции circle::draw() где-то должно существовать определение. class circle : public shape { int radius: public: void rotate(int) { } void draw(); // должна быть где-то определена }; Функции-члены можно вызывать из конструктора абстрактного класса, результат прямого или косвенного вызова чистой виртуальной функции для объекта, созданного с помощью такого конструктора, неопределен.