C++之多态

喜欢ヅ旅行 2022-09-05 12:55 173阅读 0赞

多态指的是同一名字的事物可以完成不同的功能，可以分为编译时的多态和运行时的多态。

编译时的多态指：  
函数的重载（包括运算符的重载），对重载函数的调用在编译时就能根据实参确定应该调用什么函数。  
运行时的多态：  
与继承、虚函数等概念有关。  
当存在类的层次结构并且它们通过继承而相关时，就会发生多态性。通过虚函数进行实现。  
多态性意味着对成员函数的调用将导致不同的函数执行，这取决于调用函数的对象的类型。

举个例子：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //基类People
    class People{
        
    public:
        People(char *name, int age);
        void display();
    protected:
        char *m_name;
        int m_age;
    };
    People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){
        }
    void People::display(){
        
        cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是个无业游民。"<<endl;
    }
    
    //派生类Teacher
    class Teacher: public People{
        
    public:
        Teacher(char *name, int age, int salary);
        void display();
    private:
        int m_salary;
    };
    Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){
        }
    void Teacher::display(){
        
        cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是一名教师，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
    }
    
    int main(){
        
        People *p = new People("王志刚", 23);
        p -> display();
    
        p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200);
        p -> display();
    
        return 0;
    }
    
    /*
    运行结果：
    王志刚今年23岁了，是个无业游民。
    赵宏佳今年45岁了，是个无业游民。
    */

通过基类指针只能访问派生类的成员变量，但是不能访问派生类的成员函数。

而如果将display()声明为虚函数：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //基类People
    class People{
        
    public:
        People(char *name, int age);
        virtual void display();  //声明为虚函数
    protected:
        char *m_name;
        int m_age;
    };
    People::People(char *name, int age): m_name(name), m_age(age){
        }
    void People::display(){
        
        cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是个无业游民。"<<endl;
    }
    
    //派生类Teacher
    class Teacher: public People{
        
    public:
        Teacher(char *name, int age, int salary);
        virtual void display();  //声明为虚函数
    private:
        int m_salary;
    };
    Teacher::Teacher(char *name, int age, int salary): People(name, age), m_salary(salary){
        }
    void Teacher::display(){
        
        cout<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，是一名教师，每月有"<<m_salary<<"元的收入。"<<endl;
    }
    
    int main(){
        
        People *p = new People("王志刚", 23);
        p -> display();
    
        p = new Teacher("赵宏佳", 45, 8200);
        p -> display();
    
        return 0;
    }
    /*
    运行结果：
    王志刚今年23岁了，是个无业游民。
    赵宏佳今年45岁了，是一名教师，每月有8200元的收入。
    */

有了虚函数，**基类指针指向基类对象时就使用基类的成员（包括成员函数和成员变量），指向派生类对象时就使用派生类的成员**。换句话说，基类指针可以按照基类的方式来做事，也可以按照派生类的方式来做事，它有多种形态，或者说有多种表现方式，我们将这种现象称为**多态**（Polymorphism）。

C++提供多态的目的是：可以通过基类指针对所有派生类（包括直接派生和间接派生）的成员变量和成员函数进行“全方位”的访问，尤其是成员函数。如果没有多态，我们只能访问成员变量。在面向对象的程序设计中使用多态，能够增强程序的可扩充性，即程序需要修改或增加功能的时候，需要改动和增加的代码较少。

当派生类比较多时，如果不使用多态，那么就需要定义多个指针变量，很容易造成混乱；而有了多态，只需要一个指针变量 p 就可以调用所有派生类的虚函数。