C++的多態詳解

多態

多態在維基百科)中的定義如下：

在編程語言和類型論中，多態（英語：polymorphism）指為不同數據類型的實體提供統一的接口。多態類型（英語：polymorphic type）可以將自身所支持的操作套用到其它類型的值上。

多態按照字面意思來理解，就是多種形態，當我們定義的類之間存在層次的結構時，并且類之間是通過繼承來關聯的時候，就會用到多態，多態意味著調用成員函數的時候，會根據函數的調用的對象的類型來執行不同的函數。

試想下面的情景，在一個全球性聊天軟件中，對于不同國籍的人來說，系統檢測到當前用戶的國籍即輸出當前用戶所說的語言。我們設計出如下代碼：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define R register
#define LL longlong
#define pi 3.141
#define INF 1400000000
usingnamespace std;
classPerson{
public:
Person(){
}
void speak(){
printf("Speakn");
}
};
classChinese:publicPerson{
public:
Chinese(){
}
void speak(){
printf("Speak Chinesen");
}
};
classEnglish:publicPerson{
public:
English(){
}
void speak(){
printf("Speak Englishn");
}
};
int main(){
ChinesePerson_Chinese;
EnglishPerson_English;
Person_Chinese.speak();
Person_English.speak();
return0;
}

運行上面的代碼，輸出的結果為：

Speak Chinese

Speak English

我們換一個思路，如果這三個人都是人那么我需要在不同國籍的人后面輸出他們所說的語言：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define R register
#define LL longlong
#define pi 3.141
#define INF 1400000000
usingnamespace std;
classPerson{
public:
intType;
public:
Person(){
Type=0;
}
void speak(){
printf("Speakn");
}
};
classChinese:publicPerson{
public:
Chinese(){
Type=1;
}
void speak(){
printf("Speak Chinesen");
}
};
classEnglish:publicPerson{
public:
English(){
Type=2;
}
void speak(){
printf("Speak Englishn");
}
};
int main(){
ChineseChinese_Person_1;
ChineseChinese_Person_2;
EnglishEnglish_Person_1;
Person* people[3];
people[0]=&Chinese_Person_1;
people[1]=&Chinese_Person_2;
people[2]=&English_Person_1;
for(R int i =0; i <3;++i){
printf("Person%d:", i +1);
if(people[i]->Type==1){
Chinese* person =(Chinese*)people[i];
person->speak();
}
elseif(people[i]->Type==2){
English* person =(English*)people[i];
person->speak();
}
}
return0;
}

嘗試編譯這段代碼輸出了同樣的結果，但是如果這樣寫代碼，寫出來的代碼將會非常冗余，我們可以嘗試在父類的函數前加上virtual關鍵字，從而實現相同的功能。

考慮下為什么不加關鍵字，程序的輸出結果為：

Person1:Speak

Person2:Speak

Person3:Speak

導致程序錯誤輸出的原因是，調用函數speak被編譯器設置為基類中的版本，這就是所謂的靜態多態，/靜態鏈接，也就是說函數調用在程序執行前就已經準備好了，這種情況被稱之為早綁定，因為函數在程序編譯的時候就已經被設置好了，當我們使用virtual關鍵字的時候，編譯器看的是指針的內容，而不是指針的類型，因此將子類的地址提取出來會調用各自的speak函數。

正如上所示，每一個子類都有一個函數speak獨立實現，這就是多態的一般的使用方式，有了多態就會有多個不同的類，并且可以實現同一個名稱但是不同作用的函數，甚至函數的參數可以完全相同。改進后的程序如下所示：