virtual (Справочник по C#)
Ключевое слово virtual используется для изменения объявлений методов, свойств, индексаторов и событий и разрешения их переопределения в производном классе. Например, этот метод может быть переопределен любым наследующим его классом:
Реализацию виртуального члена можно изменить путем переопределения члена в производном классе. Дополнительные сведения об использовании ключевого слова virtual см. в разделах virtual и Использование ключевых слов Override и New.
Remarks
При вызове виртуального метода тип времени выполнения объекта проверяется на переопределение члена. Вызывается переопределение члена в самом дальнем классе. Это может быть исходный член, если никакой производный класс не выполнял переопределение этого члена.
По умолчанию методы не являются виртуальными. Такой метод переопределить невозможно.
Нельзя использовать модификатор virtual с модификаторами static , abstract , private , или override . В следующем примере показано виртуальное свойство.
Действие виртуальных свойств аналогично виртуальным методам, за исключением отличий в синтаксисе объявлений и вызовов.
Использование модификатора virtual в статическом свойстве является недопустимым.
Виртуальное наследуемое свойство может быть переопределено в производном классе путем включения объявления свойства, которое использует модификатор override .
Пример
В этом примере класс Shape содержит две координаты x , y и виртуальный метод Area() . Различные классы фигур, такие как Circle , Cylinder и Sphere , наследуют класс Shape , и для каждой фигуры вычисляется площадь поверхности. Каждый производный класс обладает собственной реализацией переопределения метода Area() .
Обратите внимание, что наследуемые классы Circle , Sphere и Cylinder используют конструкторы, которые инициализируют базовый класс, как показано в следующем объявлении.
Следующая программа вычисляет и отображает соответствующую область для каждой фигуры путем вызова нужной реализации метода Area() в соответствии с объектом, связанным с методом.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
Виртуальный метод
Виртуальный метод (виртуальная функция) — в объектно-ориентированном программировании метод (функция) класса, который может быть переопределён в классах-наследниках так, что конкретная реализация метода для вызова будет определяться во время исполнения. Таким образом, программисту необязательно знать точный тип объекта для работы с ним через виртуальные методы: достаточно лишь знать, что объект принадлежит классу или наследнику класса, в котором метод объявлен.
Виртуальные методы — один из важнейших приёмов реализации полиморфизма. Они позволяют создавать общий код, который может работать как с объектами базового класса, так и с объектами любого его класса-наследника. При этом базовый класс определяет способ работы с объектами и любые его наследники могут предоставлять конкретную реализацию этого способа. В некоторых языках программирования, например в Java, нет понятия виртуального метода, данное понятие следует применять лишь для языков, в которых методы родительского класса не могут быть переопределены по умолчанию, а только с помощью некоторых вспомогательных ключевых слов. В некоторых же (как, например, в Python), все методы — виртуальные.
Базовый класс может и не предоставлять реализации виртуального метода, а только декларировать его существование. Такие методы без реализации называются «чистыми виртуальными» (перевод англ. pure virtual ) или абстрактными. Класс, содержащий хотя бы один такой метод, тоже будет абстрактным. Объект такого класса создать нельзя (в некоторых языках допускается, но вызов абстрактного метода приведёт к ошибке). Наследники абстрактного класса должны предоставить реализацию для всех его абстрактных методов, иначе они, в свою очередь, будут абстрактными классами.
Для каждого класса, имеющего хотя бы один виртуальный метод, создаётся таблица виртуальных методов. Каждый объект хранит указатель на таблицу своего класса. Для вызова виртуального метода используется такой механизм: из объекта берётся указатель на соответствующую таблицу виртуальных методов, а из неё, по фиксированному смещению, — указатель на реализацию метода, используемого для данного класса. При использовании множественного наследования или интерфейсов ситуация несколько усложняется за счёт того, что таблица виртуальных методов становится нелинейной.
Содержание
Пример виртуальной функции на C++
Пример на C++, иллюстрирующий отличие виртуальных функций от невиртуальных:
В этом примере класс Ancestor определяет две функции, одну из них виртуальную, другую — нет. Класс Descendant переопределяет обе функции. Однако, казалось бы одинаковое обращение к функциям даёт разные результаты. На выводе программа даст следующее:
То есть, в случае виртуальной функции, для определения реализации функции используется информация о типе объекта и вызывается «правильная» реализация, независимо от типа указателя. При вызове невиртуальной функции, компилятор руководствуется типом указателя или ссылки, поэтому вызываются две разные реализации function2() , несмотря на то, что используется один и тот же объект.
Следует отметить, что в С++ можно, при необходимости, указать конкретную реализацию виртуальной функции, фактически вызывая её невиртуально:
для нашего примера выведет Ancestor::function1(), игнорируя тип объекта.
Пример виртуальной функции в Delphi
Язык Object Pascal, использующийся в Delphi, тоже поддерживает полиморфизм. Рассмотрим пример:
Объявим два класса. Предка (Ancestor):
и его потомка (Descendant):
Как видно в классе предке объявлена виртуальная функция — VirtualProcedure . Чтобы воспользоваться достоинствами полиморфизма, её нужно перекрыть в потомке.
Реализация выглядит следующим образом:
Посмотрим как это работает:
Заметьте, что в разделе var мы объявили два объекта MyObject1 и MyObject2 типа TAncestor . А при создании MyObject1 создали как TAncestor , а MyObject2 как TDescendant . Вот что мы увидим при нажатии на кнопку BitBtn1 :
- Ancestor static procedure.
- Ancestor virtual procedure.
- Ancestor static procedure.
- Descendant override procedure.
Для MyObject1 все понятно, просто вызвались указанные процедуры. А вот для MyObject2 это не так.
Вызов MyObject2.StaticProcedure; привел к появлению «Ancestor static procedure.». Ведь мы объявили MyObject2: TAncestor , поэтому и была вызвана процедура StaticProcedure; класса TAncestor .
А вот вызов MyObject2.VirtualProcedure; привел к вызову VirtualProcedure; реализованной в потомке( TDescendant ). Это произошло потому, что MyObject2 был создан не как TAncestor , а как TDescendant : MyObject2 := TDescendant.Create; . И виртуальный метод VirtualProcdure был перекрыт.
В Delphi полиморфизм реализован с помощью так называемой виртуальной таблицы методов (или VMT).
Достаточно часто виртуальные методы забывают перекрыть с помощью ключевого слова override . Это приводит к закрытию метода. В этом случае замещения методов в VMT не произойдет и требуемая функциональность не будет получена.
Эта ошибка отслеживается компилятором, который выдаёт соответствующее предупреждение.
Вызов метода предка из перекрытого метода
Бывает необходимо вызвать метод предка в перекрытом методе.
Объявим два класса. Предка(Ancestor):
и его потомка (Descendant):
Обращение к методу предка реализуется с помощью ключевого слова «inherited»
Стоит помнить, что в Delphi деструктор должен быть обязательно перекрытым — «override» — и содержать вызов деструктора предка
В языке C++ не нужно вызывать конструктор и деструктор предка, деструктор должен быть виртуальным. Деструкторы предков вызовутся автоматически. Чтобы вызвать метод предка, нужно явно вызвать метод:
Виртуальные методы, свойства и индексаторы
Полиморфизм предоставляет подклассу способ определения собственной версии метода, определенного в его базовом классе, с использованием процесса, который называется . Чтобы пересмотреть текущий дизайн, нужно понять значение ключевых слов virtual и override.
Виртуальным называется такой метод, который объявляется как virtual в базовом классе. Виртуальный метод отличается тем, что он может быть переопределен в одном или нескольких производных классах. Следовательно, у каждого производного класса может быть свой вариант виртуального метода. Кроме того, виртуальные методы интересны тем, что именно происходит при их вызове по ссылке на базовый класс. В этом случае средствами языка C# определяется именно тот вариант виртуального метода, который следует вызывать, исходя из типа объекта, к которому происходит обращение по ссылке, причем это делается во время выполнения. Поэтому при ссылке на разные типы объектов выполняются разные варианты виртуального метода. Иными словами, вариант выполняемого виртуального метода выбирается по типу объекта, а не по типу ссылки на этот объект.
Так, если базовый класс содержит виртуальный метод и от него получены производные классы, то при обращении к разным типам объектов по ссылке на базовый класс выполняются разные варианты этого виртуального метода.
Метод объявляется как виртуальный в базовом классе с помощью ключевого слова virtual, указываемого перед его именем. Когда же виртуальный метод переопределяется в производном классе, то для этого используется модификатор override. А сам процесс повторного определения виртуального метода в производном классе называется переопределением метода. При переопределении метода — имя, возвращаемый тип и сигнатура переопределяющего метода должны быть точно такими же, как и у того виртуального метода, который переопределяется. Кроме того, виртуальный метод не может быть объявлен как static или abstract.
Переопределение метода служит основанием для воплощения одного из самых эффективных в C# принципов: динамической диспетчеризации методов, которая представляет собой механизм разрешения вызова во время выполнения, а не компиляции. Значение динамической диспетчеризации методов состоит в том, что именно благодаря ей в C# реализуется динамический полиморфизм.
Если при наличии многоуровневой иерархии виртуальный метод не переопределяется в производном классе, то выполняется ближайший его вариант, обнаруживаемый вверх по иерархии.
И еще одно замечание: свойства также подлежат модификации ключевым словом virtual и переопределению ключевым словом override. Это же относится и к индексаторам.
Давайте рассмотрим пример использования виртуальных методов, свойств и индексаторов:
Давайте рассмотрим данный пример более подробно. В базовом классе Font инкапсулируется виртуальный метод FontInfo (), возвращающий информацию о шрифте. В производном классе FontColor данный метод переопределяется с помощью ключевого слова override, поэтому при создании экземпляра данного класса и вызова метода FontInfo() в исходную информацию возвращается помимо первоначальных данных еще и цвет шрифта. Затем данный метод вновь переопределяется в классе GradientColorFont, унаследованном от класса FontColor. Обратите внимание, что здесь переопределяется не исходный метод базового класса Font, а уже переопределенный метод класса FontColor. В этом и заключается принцип динамического полиморфизма!
Так же обратите внимание, что в данном примере используется виртуальное свойство color, принцип использования которого аналогичен использованию виртуального метода.