【C++基础入门】43.C++中多态的概念和意义

一、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

二、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重写函数
• 面向对象中的多态的概念
  • 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

下面看一段多态的代码：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

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

class Child : public Parent
{
public:
    void print()
    {
        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;
}

输出结果如下：

• 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︰函数重写

下面看一个动态联编和静态联编的代码，加深对动态联编和静态联编的理解：

#include <iostream>
#include <string>

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);     // 展现多态的特性
                       // 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;
}

输出结果如下：

下面可以再欣赏一个多态代码：

#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 << "NewMaster::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;
}

输出结果如下：

三、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