Metoda wirtualna

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Metoda wirtualna (funkcja wirtualna) to metoda która jest polimorficzna.

Spis treści

1 Przykład w C++
2 "Czysta wirtualność"
3 Właściwości
4 Zastosowania

[edytuj] Przykład w C++

#include <iostream.h>
const float pi = 3.14159;
//----------------------------------------
class Figura {
  public:
    virtual float pole() const {
      return -1.0;
    }
};
//----------------------------------------
class Kwadrat : public Figura {
  public:
    Kwadrat( const float bok ) : a( bok ) {}
    float pole() const {
      return a * a;
    }
  private:
    float a; // bok kwadratu
};
//----------------------------------------
class Kolo : public Figura {
  public:
    Kolo( const float promien ) : r( promien ) {}
    float pole() const {
      return pi * r * r;
    }
  private:
    float r; // promien kola
};
//----------------------------------------
void wyswietlPole( Figura& figura ) {
  std::cout << figura.pole() << endl;
  return;
}
//----------------------------------------
int main() {
// deklaracje obiektow:
  Figura jakasFigura;
  Kwadrat jakisKwadrat( 5 );
  Kolo jakiesKolo( 3 );
  Figura* wskJakasFigura = 0; // deklaracja wskaźnika

// obiekty -------------------------------
  std::cout << jakasFigura.pole() << endl; // wynik: -1
  std::cout << jakisKwadrat.pole() << endl; // wynik: 25
  std::cout << jakiesKolo.pole() << endl; // wynik: 28.274...

// wskazniki -----------------------------
  wskJakasFigura = &jakasFigura;
  std::cout << wskJakasFigura->pole() << endl; // wynik: -1
  wskJakasFigura = &jakisKwadrat;
  std::cout << wskJakasFigura->pole() << endl; // wynik: 25
  wskJakasFigura = &jakiesKolo;
  std::cout << wskJakasFigura->pole() << endl; // wynik: 28.274...

// referencje -----------------------------
  wyswietlPole( jakasFigura ); // wynik: -1
  wyswietlPole( jakisKwadrat ); // wynik: 25
  wyswietlPole( jakiesKolo ); // wynik: 28.274...

  return 0;
}

W przykładzie znajdują się deklaracje 3 klas: Figura, Kwadrat i Kolo. W klasie Figura została zadeklarowana metoda wirtualna (słowo kluczowe virtual) virtual float pole(). Każda z klas pochodnych od klasy Figura mają zaimplementowane swoje metody float pole(). Następnie (w funkcji main) znajdują się deklaracje obiektów każdej z klas i wskaźnika mogącego pokazywać na obiekty klasy bazowej Figura.

Wywołanie metod składowych dla każdego z obiektów powoduje wykonanie metody odpowiedniej dla klasy danego obiektu. Następnie wskaźnikowi wskJakasFigura zostaje przypisany adres obiektu jakasFigura i zostaje wywołana metoda float pole(). Wynikiem jest "-1" zgodnie z treścią metody float pole() w klasie Figura. Następnie przypisujemy wskaźnikowi adres obiektu klasy Kwadrat - możemy tak zrobić ponieważ klasa Kwadrat jest klasą pochodną od klasy Figura - jest to tzw. rzutowanie w górę. Wywołanie teraz metody float pole() dla wskaznika nie spowoduje wykonania metody zgodnej z typem wskaźnika - który jest typu Figura* lecz zgodnie z aktualnie wskazywanym obiektem, a więc wykonana zostanie metoda float pole() z klasy Kwadrat (gdyż ostatnie przypisanie wskaźnikowi wartości był adres obiektu klasy Kwadrat). Analogiczna sytuacja dzieje się gdy przypiszemy wskaźnikowi adres obiektu klasy Kolo. Następnie zostaje wykonana funkcja void wyswietlPole(Figura&) która przyjmuje jako parametr obiekt klasy Figura przez referencję. Tutaj również zostały wykonane odpowiednie metody dla obiektów klas pochodnych a nie metoda zgodna z obiektem jaki jest zadeklarowany jako parametr funkcji czyli float Figura::pole(). Takie działanie jest spowodowane przez przyjmowanie obiektu klasy Figura przez referencję. Gdyby obiekty były przyjmowane przez wartość (parametr bez &) zostałaby wykonana 3 krotnie metoda float Figura::pole() i 3 krotnie wyświetlona wartość -1.

Wyżej opisane działanie zostało spowodowane przez określenie metody w klasie bazowej jako wirtualnej. Gdyby zostało usunięte słowo kluczowe virtual w deklaracji metody w klasie bazowej, zostałyby wykonane metody zgodne z typem wskaźnika lub referencji, a więc za każdym razem zostałaby wykonana metoda float pole() z klasy Figura.

[edytuj] "Czysta wirtualność"

Określa to, że metoda z klasy bazowej deklarująca metodę wirtualną nigdy nie powinna się wykonać. W efekcie klasa taka staje się klasą abstrakcyjną. Oznacza to tyle, iż nie jest możliwe stworzenie obiektu tej klasy. Klasa taka służy jedynie temu, by zdefiniować pewnego rodzaju interfejs i jest przeznaczona jedynie po to, by od niej dziedziczyć.

W przykładzie wyżej, o ile mogą istnieć figury będące kwadratami, kołami itp to "raczej" nie powinien istnieć żaden obiekt klasy Figura. Figura jest tutaj pewnym abstrakcyjnym określeniem, natomiast dziedziczenie po tej klasie i rozszerzeniu jej o inne elementy (dane i metody) powoduje, że mamy do czynienia już z konkretną figurą geometryczną. Metodę czysto wirtualną w języku C++ deklaruje się tak:

class Figura {
  public:
    virtual float pole() = 0;
};

Taka deklaracja metody wirtualnej zmusza jednocześnie do określenia metody float pole() na jednym z poziomów dziedziczenia. Nie jest możliwe pominięcie takiej implementacji. Jednocześnie taka deklaracja uniemożliwia stworzenie jakiegokolwike obiektu klasy Figura np.: Figura mojObiekt;.

[edytuj] Właściwości

Metoda wirtualna nie może być zadeklarowana jako statyczna (static).
Jeśli metoda wirtualna została zaimplementowana w jakimkolwiek "wyższym" poziomie dziedziczenia (w szczególności w klasie bazowej całej struktury dziedziczenia), nie jest konieczne podawanie implementacji w klasie pochodnej.
Jeśli w klasie jest zadeklarowana jakakolwiek metoda wirtualna, zaleca się aby destruktor w tej klasie również określić jako wirtualny (zobacz: destruktor).

C++

Słowo kluczowe virtual można pominąć w deklaracjach w klasach pochodnych.
Słowo kluczowe virtual określa się tylko w deklaracji metody, nie określa się tego w definicji (chyba że deklaracja jest jednocześnie definicją, co ma miejsce gdy implementacja metody zostanie określona w ciele klasy).

Java

W Javie domyślnie wszystkie metody są wirtualne. Aby jednak określić jakąś metodę jako niewirtualną należy zadeklarować metodę jako final. Słowo kluczowe final użyte w tym kontekście zabrania implementowania klasom pochodnym swoich wersji danej metody.

[edytuj] Zastosowania

Rozszerzalność kodu. Polimorfizm umożliwia rozszerzanie nawet skompilowanych fragmentów kodu.
- Pozwala na rozszerzalność kodu również wtedy, gdy dostępna jest jedynie skompilowana wersja klasy bazowej.
Zwalnia programistę od niepotrzebnego wysiłku.
- Programista nie musi przejmować się tym, którą z klas pochodnych aktualnie obsługuje, a jedynie tym, jakie operacje chce na tej klasie wykonać.
- Programista myśli co ma wykonać a nie jak to coś wykonać - nie musi się przejmować szczegółami implementacyjnymi.