C++ 多态深入解析

简介: C++ 多态深入解析

前言

在C++编程中,多态性(Polymorphism)是一种重要的概念,它允许基于对象的实际类型来调用不同的函数。多态性提供了灵活性和可扩展性,使得代码更易于维护和扩展。


一、什么是多态

多态性的定义:

多态性是一种面向对象编程的特性,它允许使用基类的指针或引用来调用派生类对象的特定成员函数。多态性能够在编译时或运行时确定函数的调用,从而实现不同的行为

例如:

定义一个基类的 指针 p , 基类 和 子类的都定义有 print() 函数。当 p 指向一个父类的对象时,会调用父类的 print 函数;当 p 指向一个子类对象时, 会调用 子类的 print 函数。(如下图)

注意

这里 的 两个 print 函数并不是 函数重载,因为 函数重载要发生在同一个作用域内。这 属于函数重写。

二、如何实现多态

C++ 语言 直接支持多态的概念。

  • 通过使用 virtual 关键字 对多态进行支持。
  • virtual 声明的函数被重写后具有多态特性。
  • virtual 声明的函数叫做 虚函数
class Base {
public:
  virtual void display()      //  virtual 虚函数
  {
    cout << "Base class display function" << endl;
  }
};

如果一个基类中有虚函数,说明 它可能被继承。子类中可能重新定义了 该函数的新用法。

三、代码讲解

下面代码中 ,父类 和 子类中 都定义了 print 函数。当 父类指针 指向不同的对象时,会根据实际的对象类型决定函数的具体目标。

class Parent              // 父类 (基类)
{
public:
  virtual void print()          // 虚函数
  { 
    printf("I'm parent.\n");
  }
};
class Child : public Parent         // 继承 Parent 的子类
{
public:
  void print()              //重定义 该函数的新用法
  {
    printf("I'm Child\n");
  }
};
void to_printf(Parent* p)         // 参数为 父类指针,用于指向 父类/子类对象
{
  p->print();
}
int main(void)
{
  Parent p1;
  Child c1;
  to_printf(&p1);             //指向 父类对象,调用父类的 print 函数
  to_printf(&c1);             //指向 子类对象,调用子类的 print 函数
  return 0;
}

当调用 print 函数时, 同样的调用语句 在实际运行时有多种不同的表现形态,体现了多态性。

注意

如果,没有 加上 关键字 virtual ,则两次都会调用 父类的函数。因为 编译器不知道指针 p 究竟指向了什么,为了更安全,编译器就直接调用了父类的函数,赋值兼容性。

四、静态联编,动态联编

理论的概念:

  1. 静态联编: 在程序的编译期间就能确定具体的函数调用。

如: 函数重载。

  1. 动态联编: 在程序运行后才能确定具体的函数调用。

如:函数重写。


总结

多态性 是 C++ 编程中一个重要且强大的概念。通过使用虚函数和函数重写,我们可以实现多态性,从而提高代码的可维护性、可扩展性和灵活性。在编写代码时,我们应该充分利用多态性的优势,并遵循良好的面向对象设计原则来正确使用多态性。

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