C++ 多态深入解析

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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。
• 被 virtual 声明的函数被重写后具有多态特性。
• 被 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。

2. 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。