Lernen Reine Virtuelle Methode | Überblick Über Polymorphismus

Das Konzept der virtuellen Methoden ist entscheidend für die Umsetzung von Polymorphie und ermöglicht ein flexibles sowie erweiterbares Softwaredesign. Rein virtuelle Methoden erweitern dies, indem sie Schnittstellen definieren und die dynamische Bindung unterstützen.

Syntax einer rein virtuellen Methode

Eine rein virtuelle Methode wird mit dem Schlüsselwort virtual deklariert und mit null initialisiert. Dies zeigt an, dass die Funktion innerhalb der class keine Definition besitzt und von jeder Unterklasse überschrieben werden muss, bevor Objekte dieser class instanziiert werden können.

virtual.h


              1
            
virtual void example() = 0;

Diese Methode funktioniert ähnlich wie eine gewöhnliche Methode, außer dass sie keinen Rumpf in { } besitzt und stattdessen mit = 0; abgeschlossen wird, was auf eine fehlende Implementierung hinweist. Die übrigen Regeln für diese Methode entsprechen jedoch denen regulärer Methoden.

Die Deklaration einer rein virtuellen Methode macht die class, in der sie deklariert ist, abstrakt, was bedeutet, dass es unmöglich ist, Objekte dieser Klasse zu instanziieren. Diese Einschränkung besteht, weil jede Methode innerhalb der class implementiert werden muss, bevor eine Instanz erstellt und verwendet werden kann, um Fehler und unvorhersehbares Verhalten zu vermeiden. Siehe dir den folgenden Code an:

Animal.h


              1234
            
class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0;
};

Die Animal-class verfügt über eine reine virtuelle Methode namens speak(), wodurch die Instanziierung von Objekten dieser Klasse verhindert wird. Dieses Design ist sinnvoll, da der Zweck der virtuellen Methode darin besteht, die charakteristischen Laute jedes Tieres darzustellen.

Durch die Deklaration der Methode als virtuell kann jede Unterklasse ihre eigene Version implementieren, um die Individualität des Tierlauts einzufangen. Die Deklaration als reine virtuelle Methode zeigt an, dass keine Standardimplementierung existiert, und betont die Notwendigkeit konkreter Implementierungen in abgeleiteten Klassen.

main.cpp


              1234567
            
#include "Animal.h"

int main()
{
	// cannot declare variable 'animal' to be of abstract type
    Animal animal;
}

Auch dies ist nachvollziehbar. Die Erstellung von Instanzen der Animal-class wäre unpraktisch und widersinnig, da sie ein abstraktes Konzept repräsentiert, das als Kategorie für verschiedene Tiere dient. Es gibt kein spezifisches Verhalten, das mit einem generischen Tier verbunden ist, was die abstrakte Natur der class unterstreicht und die Bedeutung der Erstellung spezialisierter Unterklassen hervorhebt, um die einzigartigen Laute jedes einzelnen Tieres abzubilden.

main.cpp


              12345678910111213141516171819202122232425262728293031
            
#include <iostream>

class Animal {
public:
    // Pure virtual function to enforce implementation in derived classes
    virtual void speak() = 0;
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Meow!" << std::endl; }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Bark!" << std::endl; }
};

class Cow : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Moo!" << std::endl; }
};

void pet(Animal& animal) { animal.speak(); }

int main()
{
    // Replace `Cat` with `Dog` or `Cow` to see their specific behavior
    Cat cat; 
    pet(cat);
}

Obwohl es nicht möglich ist, ein Objekt vom Typ Animal direkt zu erstellen, kann dieser dennoch als Parameter in einer Funktion verwendet werden. Ähnlich wie im vorherigen Button-Beispiel nutzt dieser Ansatz Polymorphie, um ein vielseitiges Programm zu gestalten, das sein Verhalten zur Laufzeit dynamisch ändern kann.

Hinweis

Versuchen Sie, ein Objekt einer anderen class an die Funktion zu übergeben und beobachten Sie die Ausgabe. Versuchen Sie außerdem, ein Objekt der abstrakten class zu erstellen, um zu sehen, wie der Compiler die Instanziierung aufgrund nicht implementierter reiner virtueller Methoden verhindert.

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Syntax einer rein virtuellen Methode

virtual.h


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virtual void example() = 0;

Animal.h


              1234
            
class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0;
};

main.cpp


              1234567
            
#include "Animal.h"

int main()
{
	// cannot declare variable 'animal' to be of abstract type
    Animal animal;
}

main.cpp


              12345678910111213141516171819202122232425262728293031
            
#include <iostream>

class Animal {
public:
    // Pure virtual function to enforce implementation in derived classes
    virtual void speak() = 0;
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Meow!" << std::endl; }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Bark!" << std::endl; }
};

class Cow : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Moo!" << std::endl; }
};

void pet(Animal& animal) { animal.speak(); }

int main()
{
    // Replace `Cat` with `Dog` or `Cow` to see their specific behavior
    Cat cat; 
    pet(cat);
}

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