36 多态的概念和意义

目录

• 1 多态的概念
• 2 多态的意义

1 多态的概念

• 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，而不是指针/引用的类型
  • 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

• 示例1：多态

  • Demo

    #include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    class Parent
    {
    public:
        // virtual关键字修饰
        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();     // 希望展现多态的行为
    }
    
    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;
    }
    

  • 编译运行

    I'm Parent.
    I'm Child.
    

2 多态的意义

• 多态的意义

  • 在程序运行过程中展现出多态的特性
  • 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

• 静态联编和动态联编

  • 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

• 示例2：动态联编和静态联编

  • Demo

    #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:
        //重写，构成多态
        void func(int i, int j)
        {
            cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
        }
        
        //与父类的发生同名覆盖，与子类的发生重载
        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;
    }
    

  • 编译运行

    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
    

• 示例3：多态应用

  • Demo：Boss VS Master => Boss VS NewMaster

    #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:
        //重写eightSwordKill函数
        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;
    }
    

  • 编译运行

    Master 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...