C++多态性

Posted 2023-03-02 Linux编程学堂

1多态性与虚函数

1.1 多态性的概念

“多态”的定义，就是一种事务有多种状态。在C++面向对象编程中，“多态性”是指一个函数名，可以有多种函数功能的定义。

就是说，在不同的情况下，调用同一个函数，执行不同的功能。例如函数的重载，就是一种多态性。

所以，“多态性（polymorphism）”是面向对象程序设计的一个重要特征。如果一种语言只支持类，而不支持多特，是不能被称为面向对象语言的，只能说是基于对象的。如Ada，VB就是属于此类。C++支持多态性，在C++程序设计中能够实现多态性。利用多态性可以设计和实现一个易于扩展的系统。

在现实生活中可以看到许多“多态性”的例子。如学校校长向社会发布一条消息：9月1日新学年开学。不同的对象会作出不同的响应：学生准备好课本准时到学校上课，家长要筹集学费，老师要备好课等等，由于事先对各种人员的任务已经作了规定，因此，在得到同一个消息的时候，各种人都知道自己应当怎么样去做，这就是多态性。

可以设想，如果不利用多态性，那么，校长就要分别给学生，家长，教师等等许多不同的对象分别发送通知，通知他们怎么样去做，这是一个十分复杂细致的工作。

现在，利用了多态性机制，校长在发布消息的时候，不必一一具体考虑不同人员是怎么样执行，至于各类人员在接到消息后应当做什么，并不是临时决定的，而是学校的工作机制事先安排好的。校长只需要不断发布各种消息，各种人员就会按预定方案进行工作。

从系统实现的角度来看，多态性分为两类：静态多态性和动态多态性。以前学过的函数重载和运算符重载实现的多态性是属于静态多态性，在程序编译时系统就能决定调用的是哪个函数，因此，静态多态性又称为“编译时的多态性”。静态多态性是通过函数的重载实现的（运算符重载实质上也是函数重载）。动态多态性是在程序运行过程中才动态地确定操作所针对的对象。它又称为“运行时的多态性”。动态多态性是通过“虚函数（virtual function）”实现的。

1.2 静态多态性

上面我们描述了“多态性”的定义，那么，我先来看看之前学习过了“函数重载”，就定义多个函数，函数的名称可以一样，函数的参数类型不同。那么，就可以定义多个同名函数。

在调用函数的时候，编译器根据函数参数的类型和个数，确定需要调用执行的函数。程序测试例子如下：

程序运行结果如下：

可以看到，定义了两个同名函数func()，它们的参数不一样。所以是函数的重载。调用重载函数func()时，根据参数的不同，调用不同的重载函数。

这一切，都是在函数编译的时候已经确定。所以，称为：静态多态性。

那么，下面我们重点分析“动态多态性”，这是一项非常重要的C++技术。