Dlaczego warto używać wskaźników klasy bazowej dla klas pochodnych?

Question

class base{ 
    ..... 
    virtual void function1(); 
    virtual void function2(); 
}; 

class derived::public base{ 
    int function1(); 
    int function2(); 
}; 

int main() 
{ 
    derived d; 
    base *b = &d; 
    int k = b->function1() // Why use this instead of the following line? 
    int k = d.function1(); // With this, the need for virtual functions is gone, right? 

} 

Nie jestem inżynierem CompSci i chciałbym to wiedzieć. Dlaczego warto korzystać z funkcji wirtualnych, jeśli możemy uniknąć wskaźników bazowych?

Answer 1

Siła polimorfizmu nie jest tak naprawdę wypożyczyć w twoim prostym przykładzie, ale jeśli rozszerzysz go nieco, może stać się jaśniejszy.

class vehicle{ 
     ..... 
     virtual int getEmission(); 
} 

class car : public vehicle{ 
     int getEmission(); 
} 

class bus : public vehicle{ 
     int getEmission(); 
} 

int main() 
{ 
     car a; 
     car b; 
     car c; 
     bus d; 
     bus e; 

     vehicle *traffic[]={&a,&b,&c,&d,&e}; 

     int totalEmission=0; 

     for(int i=0;i<5;i++) 
     { 
      totalEmission+=traffic[i]->getEmission(); 
     } 

} 

Pozwala to na iterację listy wskaźników i wywołanie różnych metod w zależności od typu. Zasadniczo pozwala pisać kod, w którym nie musisz wiedzieć, jaki typ dziecka jest w trakcie kompilacji, ale kod i tak będzie działał poprawnie.

Answer 2

Masz rację, jeśli masz obiekt, którego nie potrzebujesz odwoływać się do niego za pomocą wskaźnika. Nie potrzebujesz również wirtualnego destruktora, gdy obiekt zostanie zniszczony, jak typ, który został utworzony.

Narzędzie uzyskuje się, gdy otrzymasz wskaźnik do obiektu z innego fragmentu kodu, a ty nie wiesz, jaki jest najbardziej wyprowadzony typ. Możesz mieć dwa lub więcej typów pochodnych zbudowanych na tej samej podstawie i mieć funkcję, która zwraca wskaźnik do typu podstawowego. Funkcje wirtualne pozwolą ci użyć wskaźnika bez obawy o to, jakiego typu pochodnego używasz, aż nadejdzie czas na zniszczenie obiektu. Wirtualny destruktor zniszczy obiekt bez wiedzy, która klasa pochodna odpowiada.

Oto najprostszy przykład wykorzystania funkcji wirtualnych:

base *b = new derived; 
b->function1(); 
delete b; 

Answer 3

jego wdrożenie polimorfizm. Jeśli nie masz wskaźnika klasy bazowej wskazującego na obiekt pochodny, nie możesz tutaj znaleźć polimorfizmu.

One of the key features of derived classes is that a pointer to a derived class is type-compatible with a pointer to its base class. Polymorphism is the art of taking advantage of this simple but powerful and versatile feature, that brings Object Oriented Methodologies to its full potential.

In C++, a special type/subtype relationship exists in which a base class pointer or a reference can address any of its derived class subtypes without programmer intervention. This ability to manipulate more than one type with a pointer or a reference to a base class is spoken of as polymorphism.

Subtype polymorphism allows us to write the kernel of our application independent of the individual types we wish to manipulate. Rather, we program the public interface of the base class of our abstraction through base class pointers and references. At run-time, the actual type being referenced is resolved and the appropriate instance of the public interface is invoked. The run-time resolution of the appropriate function to invoke is termed dynamic binding (by default, functions are resolved statically at compile-time). In C++, dynamic binding is supported through a mechanism referred to as class virtual functions. Subtype polymorphism through inheritance and dynamic binding provide the foundation for objectoriented programming

The primary benefit of an inheritance hierarchy is that we can program to the public interface of the abstract base class rather than to the individual types that form its inheritance hierarchy, in this way shielding our code from changes in that hierarchy. We define eval(), for example, as a public virtual function of the abstract Query base class. By writing code such as _rop->eval(); user code is shielded from the variety and volatility of our query language. This not only allows for the addition, revision, or removal of types without requiring changes to user programs, but frees the provider of a new query type from having to recode behavior or actions common to all types in the hierarchy itself. This is supported by two special characteristics of inheritance: polymorphism and dynamic binding. When we speak of polymorphism within C++, we primarily mean the ability of a pointer or a reference of a base class to address any of its derived classes. For example, if we define a nonmember function eval() as follows, // pquery can address any of the classes derived from Query void eval(const Query *pquery) { pquery->eval(); } we can invoke it legally, passing in the address of an object of any of the four query types:

int main() 
{ 
AndQuery aq; 
NotQuery notq; 
OrQuery *oq = new OrQuery; 
NameQuery nq("Botticelli"); // ok: each is derived from Query 
// compiler converts to base class automatically 
eval(&aq); 
eval(&notq); 
eval(oq); 
eval(&nq); 
} 

natomiast próba wywołania eval() z adresem obiektu nie pochodzi od zapytań powoduje błąd kompilacji:

int main() 
{ string name("Scooby-Doo"); // error: string is not derived from Query 
eval(&name); 
} 

Within eval(), the execution of pquery->eval(); must invoke the appropriate eval() virtual member function based on the actual class object pquery addresses. In the previous example, pquery in turn addresses an AndQuery object, a NotQuery object, an OrQuery object, and a NameQuery object. At each invocation point during the execution of our program, the actual class type addressed by pquery is determined, and the appropriate eval() instance is called. Dynamic binding is the mechanism through which this is accomplished. In the object-oriented paradigm, the programmer manipulates an unknown instance of a bound but infinite set of types. (The set of types is bound by its inheritance hierarchy. In theory, however, there is no limit to the depth and breadth of that hierarchy.) In C++ this is achieved through the manipulation of objects through base class pointers and references only. In the object-based paradigm, the programmer manipulates an instance of a fixed, singular type that is completely defined at the point of compilation. Although the polymorphic manipulation of an object requires that the object be accessed either through a pointer or a reference, the manipulation of a pointer or a reference in C++ does not in itself necessarily result in polymorphism. For example, consider

// no polymorphism 
    int *pi; 
// no language-supported polymorphism 
    void *pvi; 
// ok: pquery may address any Query derivation 
    Query *pquery; 

In C++, polymorphism exists only within individual class hierarchies. Pointers of type void* can be described as polymorphic, but they are without explicit language support — that is, they must be managed by the programmer through explicit casts and some form of discriminant that keeps track of the actual type being addressed.

Answer 4

Wydaje się, że dwa pytania (w tytule i na końcu):

1. Dlaczego użyć klasy bazowe wskaźniki dla klas pochodnych? To jest właśnie wykorzystanie polimorfizmu. Pozwala to traktować obiekty w sposób jednolity, jednocześnie umożliwiając wykonanie określonej implementacji. Jeśli ci to przeszkadza, to zakładam, że powinieneś zapytać: Dlaczego polimorfizm?

2. Dlaczego warto używać wirtualnych destruktorów, jeśli możemy uniknąć wskaźników bazowych? Problem tutaj jest nie można zawsze uniknąć wskaźników klasy podstawowej, aby wykorzystać siłę polimorfizmu.