【C++】 49_多态的概念和意义

函数重写回顾

• 父类中被重写的函数依然会继承给子类
• 子类中重写的函数将覆盖父类中的函数
• 通过作用域分辨符 (::) 可以访问到父类中的函数

void code()
{
    Child c;
    Parent* p = &c;
    
    c.Parent::print();    // 从父类中继承
    c.print();            // 从子类中重写
    
    p->print();           // 从父类中定义
}

思考：
为什么要重写父类中的成员函数呢？

答：
父类中提供的成员函数版本不能满足需求

多态的概念和意义

• 面向对象中期望的行为

  • 根据实际的对象类型判断如何调用重写函数

• 父类指针（ 引用 ）指向

  • 父类对象则调用父类中定义的函数
  • 子类对象则调用子类中定义的函数

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• 面向对象中多态的概念

  • 根据实际的对象类型决定函数调用的具体目标
  • 同样的调用语句在实际运行时有多种不同的表现形态

• C++ 语言直接支持多态的概念

  • 通过 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性
  • 被 virtual 声明的函数叫做虚函数

编程实验： 多态初体验

#include <iostream>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void print()
    {
        cout << "I'm Parent." << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void print()          // 因为继承， 子类中 void print() 也是虚函数
    {
        cout << "I'm Child." << endl;
    }
};

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();          // 展现多态的行为
}

int main()
{
    Parent p;
    Child  c;
    
    how_to_print(&p);    // Expected to print: I'm Parent 
    how_to_print(&c);    // Expected to print: I'm Child 
    
    return 0;
}

输出：
I'm Parent.
I'm Child.

• 多态的意义

  • 在程序运行过程中展现出动态的特性
  • 函数重写必须多态实现，否则没有意义
  • 多态是面向对象组件化程序设计的基础特性

---

• 理论中的概念

  • 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

  • 动态联编

    • 在程序实际运行后才能确定具体的函数调用

      • 如： 函数函数重写

实例分析： 动态联编与静态联编

#include <iostream>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "void func()" << endl;
    }
    virtual void func(int i)
    {
        cout << "void func(int i) : " << i << endl;
    }
    virtual void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j)" << "(" << i << ", " << j << ")" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
    }

    void func(int i, int j, int k)
    {
        cout << "void func(int i, int j, int k) : " << i + j + k << endl;
    }
};

void run(Parent* p)
{
    p->func(1, 2);          // 展现多态的行为
                            // 动态联编
}                    

int main()
{
    Parent p;
    
    p.func();                // 静态联编
    p.func(1);               // 静态联编
    p.func(1, 2);            // 静态联编
    
    cout << endl;
    
    Child c;
    
    c.func(1, 2);             // 静态联编
    
    cout << endl;
    
    run(&p);
    run(&c);
    
    return 0;
}

输出：
void func()
void func(int i) : 1
void func(int i, int j)(1, 2)

void func(int i, int j) : 3

void func(int i, int j)(1, 2)
void func(int i, int j) : 3

编程实验： 江湖恩怨

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Boss
{
public:
    int fight()
    {
        int ret = 10;
        
        cout << "Boss::fight() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    }
};

class Master
{
public:
    virtual int eightSwordKill()
    {
        int ret = 8;
        
        cout << "Master::eightSwordKill() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    }
};

class NewMaster : public Master
{
public:
    int eightSwordKill()
    {
        int ret = Master::eightSwordKill() * 2;
        
        cout << "Master::eightSwordKill() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    } 
};

void field_pk(Master* master, Boss* boss)
{
    int k = master->eightSwordKill();
    int b = boss->fight();
    
    if( k < b )
    {
        cout << "Master is killed... " << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Boss is killed... " << endl;
    }
}

int main()
{
    Master master;
    Boss boss;
    
    cout << "Master vs Boss" << endl;
    
    field_pk(&master, &boss);
    
    cout << "NewMaster vs Boss" << endl;
    
    NewMaster newMaster;
    
    field_pk(&newMaster, &boss);

    return 0;
}

输出：
aster vs Boss
Master::eightSwordKill() : 8
Boss::fight() : 10
Master is killed...
NewMaster vs Boss
Master::eightSwordKill() : 8
NewMaster::eightSwordKill() : 16
Boss::fight() : 10
Boss is killed...

小结

• 函数重写只可能发生在父类与子类之间
• 根据实际对象的类型确定调用的具体函数
• virtual 关键字是 C++ 中支持多态的唯一方式
• 被重写的虚函数可表现出多态的特性

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！