多态（C++语言） | 易学教程

一、多态的定义

派生类对象的地址可以赋值给基类指针。对于通过基类指针调用基类和派生类中都有的同名、同参数表的虚函数的语句，编译时并不确定要执行的是基类还是派生类的虚函数；而当程序运行到该语句时，如果基类指针指向的是一个基类对象，则基类的虚函数被调用，如果基类指针指向的是一个派生类对象，则派生类的虚函数被调用。这种机制就叫作“多态（polymorphism）”。多态可以简单地理解为同一条函数调用语句能调用不同的函数；或者说，对不同对象发送同一消息，使得不同对象有各自不同的行为。
所谓“虚函数”，就是在声明时前面加了 virtual 关键字的成员函数。virtual 关键字只在类定义中的成员函数声明处使用，不能在类外部写成员函数体时使用。静态成员函数不能是虚函数。包含虚函数的类称为“多态类”。

*例如以下程序：

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void Print() { cout << "A::Print" << endl; }
};
class B : public A
{
public:
    virtual void Print() { cout << "B::Print" << endl; }
};
class D : public A
{
public:
    virtual void Print() { cout << "D::Print" << endl; }
};
class E : public B
{
    virtual void Print() { cout << "E::Print" << endl; }
};
int main()
{
    A  a; B b; D d; E e;
    A *pa = &a;  B *pb = &b;
    pa->Print();    //多态， a.Print()被调用，输出：A::Print
    pa = pb;        //基类指针pa指向派生类对象b
    pa->Print();  //b.Print()被调用，输出：B::Print
    pa = &d;       //基类指针pa指向派生类对象d
    pa->Print();  //多态， d. Print ()被调用,输出：D::Print
    pa = &e;       //基类指针pa指向派生类对象d
    pa->Print();  //多态， e.Print () 被调用,输出：E::Print
    return 0;
}

二、通过基类引用实现多态

通过基类的引用调用虚函数的语句也是多态的。即，通过基类的引用调用基类和派生类中同名、同参数表的虚函数时，若其引用的是一个基类的对象，则被调用是基类的虚函数；若其引用的是一个派生类的对象，则被调用的是派生类的虚函数。

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void Print() { cout << "A::Print" << endl; }
};
class B : public A
{
public:
    virtual void Print() { cout << "B::Print" << endl; }
};
void Printlnfo(A & r)
{
    r.Print();  //多态，调用哪个Print，取决于r引用了哪个类的对象
}
int main()
{
    A a; B b;
    Printlnfo(a);  //输出 A::Print
    Printlnfo(b);  //输出 B::Print
    return 0;
}

第 15 条语句就是通过基类的引用调用基类和派生类中都有的同名、同参数表的虚函数，因而符合多态的规则。

第 20 行的执行过程中，Printlnfo 函数的形参 r 引用的是基类对象 a，因此调用 A::Print。

第 21 行的执行过程中，r 引用的是类 B 的对象 b，因此调用 B::Print。

第 15 行的函数调用语句每次执行时，调用的可能是不同类的 Print 成员函数，因此这条语句编译时不可能确定它到底调用的是哪个类的 Print 成员函数，即无法静态联编。

三、静态多态和动态多态

1.静态多态

#include<iostream>
using namespace std;
int Add(int left, int right)
{
    return left + right;
}
double Add(double left, int right)
{
    return left + right;
}

int main()
{
    Add(10, 20);
    //Add(10.0, 20.0);  //这是一个问题代码
    Add(10.0, 20);  //正常代码
    return 0;
}

可见，静态多态是编译器在编译期间完成的，编译器会根据实参类型来选择调用合适的函数，如果有合适的函数可以调用就调，没有的话就会发出警告或者报错

2.动态多态

动态多态是在程序运行时根据基类的引用（指针）指向的对象来确定自己具体该调用哪一个类的虚函数。

#include<iostream>
using namespace std;
class TakeBus
{
public:
    void TakeBusToSubway()
    {
        cout << "go to Subway--->please take bus of 318" << endl;
    }
    void TakeBusToStation()
    {
        cout << "go to Station--->pelase Take Bus of 306 or 915" << endl;
    }
};
//知道了去哪要做什么车可不行，我们还得知道有没有这个车
class Bus
{
public:
    virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb) = 0;  //？？？为什么要等于0
};

class Subway :public Bus
{
public:
    virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb)
    {
        tb.TakeBusToSubway();
    }
};
class Station :public Bus
{
public:
    virtual void TakeBusToSomewhere(TakeBus& tb)
    {
        tb.TakeBusToStation();
    }
};

int main()
{
    TakeBus tb;
    Bus* b = NULL;
    //假设有十辆公交车，如果是奇数就是去地铁口的，反之就是去火车站的
    for (int i = 1; i <= 10; ++i)
    {
        if ((rand() % i) & 1)
            b = new Subway;
        else
            b = new Station;
    }
    b->TakeBusToSomewhere(tb);
    delete b;
    return 0;
}

每一个函数前都加了virtual这个虚拟关键字，如果不加会不会构成多态呢？

若不加cirtual，实验如下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
    virtual void Funtest1(int i)
    {
        cout << "Base::Funtest1()" << endl;
    }
    void Funtest2(int i)
    {
        cout << "Base::Funtest2()" << endl;
    }
};
class Drived :public Base
{
    virtual void Funtest1(int i)
    {
        cout << "Drived::Fubtest1()" << endl;
    }
    void Funtest2(int i)
    {
        cout << "Drived::Fubtest2()" << endl;
    }
};
void TestVirtual(Base& b)
{
    b.Funtest1(1);
    b.Funtest2(2);
}
int main()
{
    Base b;
    Drived d;
    TestVirtual(b);
    TestVirtual(d);
    return 0;
}