C++編程語言是一款應(yīng)用廣泛，支持多種程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)編程語言。我們今天就會(huì)為大家詳細(xì)介紹其中C++多態(tài)性的一些基本知識(shí)，以方便大家在學(xué)習(xí)過程中對(duì)此能夠有一個(gè)充分的掌握。

多態(tài)性可以簡(jiǎn)單地概括為“一個(gè)接口，多種方法”，程序在運(yùn)行時(shí)才決定調(diào)用的函數(shù)，它是面向?qū)ο缶幊填I(lǐng)域的核心概念。多態(tài)(polymorphisn)，字面意思多種形狀。

C++多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，虛函數(shù)允許子類重新定義成員函數(shù)，而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋(override)，或者稱為重寫。（這里我覺得要補(bǔ)充，重寫的話可以有兩種，直接重寫成員函數(shù)和重寫虛函數(shù)，只有重寫了虛函數(shù)的才能算作是體現(xiàn)了C++多態(tài)性）而重載則是允許有多個(gè)同名的函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)列表不同，允許參數(shù)個(gè)數(shù)不同，參數(shù)類型不同，或者兩者都不同。編譯器會(huì)根據(jù)這些函數(shù)的不同列表，將同名的函數(shù)的名稱做修飾，從而生成一些不同名稱的預(yù)處理函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)同名函數(shù)調(diào)用時(shí)的重載問題。但這并沒有體現(xiàn)多態(tài)性。

多態(tài)與非多態(tài)的實(shí)質(zhì)區(qū)別就是函數(shù)地址是早綁定還是晚綁定。如果函數(shù)的調(diào)用，在編譯器編譯期間就可以確定函數(shù)的調(diào)用地址，并生產(chǎn)代碼，是靜態(tài)的，就是說地址是早綁定的。而如果函數(shù)調(diào)用的地址不能在編譯器期間確定，需要在運(yùn)行時(shí)才確定，這就屬于晚綁定。

那么多態(tài)的作用是什么呢，封裝可以使得代碼模塊化，繼承可以擴(kuò)展已存在的代碼，他們的目的都是為了代碼重用。而多態(tài)的目的則是為了接口重用。也就是說，不論傳遞過來的究竟是那個(gè)類的對(duì)象，函數(shù)都能夠通過同一個(gè)接口調(diào)用到適應(yīng)各自對(duì)象的實(shí)現(xiàn)方法。

最常見的用法就是聲明基類的指針，利用該指針指向任意一個(gè)子類對(duì)象，調(diào)用相應(yīng)的虛函數(shù)，可以根據(jù)指向的子類的不同而實(shí)現(xiàn)不同的方法。如果沒有使用虛函數(shù)的話，即沒有利用C++多態(tài)性，則利用基類指針調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)的時(shí)候，將總被限制在基類函數(shù)本身，而無法調(diào)用到子類中被重寫過的函數(shù)。因?yàn)闆]有多態(tài)性，函數(shù)調(diào)用的地址將是一定的，而固定的地址將始終調(diào)用到同一個(gè)函數(shù)，這就無法實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，多種方法的目的了。

筆試題目：

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
 void foo()
 {
 printf("1\n");
 }
 virtual void fun()
 {
 printf("2\n");
 }
};
class B : public A
{
public:
 void foo()
 {
 printf("3\n");
 }
 void fun()
 {
 printf("4\n");
 }
};
int main(void)
{
 A a;
 B b;
 A *p = &a;
 p->foo();
 p->fun();
 p = &b;
 p->foo();
 p->fun();
 return 0;
}

第一個(gè)p->foo()和p->fuu()都很好理解，本身是基類指針，指向的又是基類對(duì)象，調(diào)用的都是基類本身的函數(shù)，因此輸出結(jié)果就是1、2。

第二個(gè)輸出結(jié)果就是1、4。p->foo()和p->fuu()則是基類指針指向子類對(duì)象，正式體現(xiàn)多態(tài)的用法，p->foo()由于指針是個(gè)基類指針，指向是一個(gè)固定偏移量的函數(shù)，因此此時(shí)指向的就只能是基類的foo()函數(shù)的代碼了，因此輸出的結(jié)果還是1。而p->fun()指針是基類指針，指向的fun是一個(gè)虛函數(shù)，由于每個(gè)虛函數(shù)都有一個(gè)虛函數(shù)列表，此時(shí)p調(diào)用fun()并不是直接調(diào)用函數(shù)，而是通過虛函數(shù)列表找到相應(yīng)的函數(shù)的地址，因此根據(jù)指向的對(duì)象不同，函數(shù)地址也將不同，這里將找到對(duì)應(yīng)的子類的fun()函數(shù)的地址，因此輸出的結(jié)果也會(huì)是子類的結(jié)果4。

筆試的題目中還有一個(gè)另類測(cè)試方法。即

B *ptr = (B *)&a;  ptr->foo();  ptr->fun();

問這兩調(diào)用的輸出結(jié)果。這是一個(gè)用子類的指針去指向一個(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為子類地址的基類對(duì)象。結(jié)果，這兩句調(diào)用的輸出結(jié)果是3，2。
并不是很理解這種用法，從原理上來解釋，由于B是子類指針，雖然被賦予了基類對(duì)象地址，但是ptr->foo()在調(diào)用的時(shí)候，由于地址偏移量固定，偏移量是子類對(duì)象的偏移量，于是即使在指向了一個(gè)基類對(duì)象的情況下，還是調(diào)用到了子類的函數(shù)，雖然可能從始到終都沒有子類對(duì)象的實(shí)例化出現(xiàn)。
而ptr->fun()的調(diào)用，可能還是因?yàn)镃++多態(tài)性的原因，由于指向的是一個(gè)基類對(duì)象，通過虛函數(shù)列表的引用，找到了基類中fun()函數(shù)的地址，因此調(diào)用了基類的函數(shù)。由此可見多態(tài)性的強(qiáng)大，可以適應(yīng)各種變化，不論指針是基類的還是子類的，都能找到正確的實(shí)現(xiàn)方法。

//小結(jié)：1、有virtual才可能發(fā)生多態(tài)現(xiàn)象
// 2、不發(fā)生多態(tài)（無virtual）調(diào)用就按原類型調(diào)用
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
 virtual void f(float x)
 {
 cout<<"Base::f(float)"<< x <<endl;
 }
 void g(float x)
 {
 cout<<"Base::g(float)"<< x <<endl;
 }
 void h(float x)
 {
 cout<<"Base::h(float)"<< x <<endl;
 }
};
class Derived : public Base
{
public:
 virtual void f(float x)
 {
 cout<<"Derived::f(float)"<< x <<endl;  //多態(tài)、覆蓋
 }
 void g(int x)
 {
 cout<<"Derived::g(int)"<< x <<endl;   //隱藏
 }
 void h(float x)
 {
 cout<<"Derived::h(float)"<< x <<endl;  //隱藏
 }
};
int main(void)
{
 Derived d;
 Base *pb = &d;
 Derived *pd = &d;
 // Good : behavior depends solely on type of the object
 pb->f(3.14f);  // Derived::f(float) 3.14
 pd->f(3.14f);  // Derived::f(float) 3.14
 // Bad : behavior depends on type of the pointer
 pb->g(3.14f);  // Base::g(float) 3.14
 pd->g(3.14f);  // Derived::g(int) 3 
 // Bad : behavior depends on type of the pointer
 pb->h(3.14f);  // Base::h(float) 3.14
 pd->h(3.14f);  // Derived::h(float) 3.14
 return 0;
}

令人迷惑的隱藏規(guī)則

本來僅僅區(qū)別重載與覆蓋并不算困難，但是C++的隱藏規(guī)則使問題復(fù)雜性陡然增加。
這里“隱藏”是指派生類的函數(shù)屏蔽了與其同名的基類函數(shù)，規(guī)則如下：
（1）如果派生類的函數(shù)與基類的函數(shù)同名，但是參數(shù)不同。此時(shí)，不論有無virtual
關(guān)鍵字，基類的函數(shù)將被隱藏（注意別與重載混淆）。
（2）如果派生類的函數(shù)與基類的函數(shù)同名，并且參數(shù)也相同，但是基類函數(shù)沒有virtual
關(guān)鍵字。此時(shí)，基類的函數(shù)被隱藏（注意別與覆蓋混淆）。
上面的程序中：
（1）函數(shù)Derived::f(float)覆蓋了Base::f(float)。
（2）函數(shù)Derived::g(int)隱藏了Base::g(float)，而不是重載。
（3）函數(shù)Derived::h(float)隱藏了Base::h(float)，而不是覆蓋。

C++純虛函數(shù)

一、定義
純虛函數(shù)是在基類中聲明的虛函數(shù)，它在基類中沒有定義，但要求任何派生類都要定義自己的實(shí)現(xiàn)方法。在基類中實(shí)現(xiàn)純虛函數(shù)的方法是在函數(shù)原型后加“=0”
virtual void funtion()=0
二、引入原因
1、為了方便使用多態(tài)特性，我們常常需要在基類中定義虛擬函數(shù)。
2、在很多情況下，基類本身生成對(duì)象是不合情理的。例如，動(dòng)物作為一個(gè)基類可以派生出老虎、孔雀等子類，但動(dòng)物本身生成對(duì)象明顯不合常理。
為了解決上述問題，引入了純虛函數(shù)的概念，將函數(shù)定義為純虛函數(shù)（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。同時(shí)含有純虛擬函數(shù)的類稱為抽象類，它不能生成對(duì)象。這樣就很好地解決了上述兩個(gè)問題。
三、相似概念
1、多態(tài)性
指相同對(duì)象收到不同消息或不同對(duì)象收到相同消息時(shí)產(chǎn)生不同的實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。C++支持兩種多態(tài)性：編譯時(shí)多態(tài)性，運(yùn)行時(shí)多態(tài)性。
a、編譯時(shí)多態(tài)性：通過重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)
b、運(yùn)行時(shí)多態(tài)性：通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
2、虛函數(shù)
虛函數(shù)是在基類中被聲明為virtual，并在派生類中重新定義的成員函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)成員函數(shù)的動(dòng)態(tài)覆蓋（Override）
3、抽象類
包含純虛函數(shù)的類稱為抽象類。由于抽象類包含了沒有定義的純虛函數(shù)，所以不能定義抽象類的對(duì)象。

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