C++多态［转］

原文：http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7475622

C++编程语言是一款应用普遍，支持多种程序设计的计算机编程语言。咱们今天就会为你们详细介绍其中C++多态性的一些基本知识，以方便你们在学习过程当中对此可以有一个充分的掌握。
　　多态性能够简单地归纳为“一个接口，多种方法”，程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。多态(polymorphisn)，字面意思多种形状。
　　C++多态性是经过虚函数来实现的，虚函数容许子类从新定义成员函数，而子类从新定义父类的作法称为覆盖(override)，或者称为重写。（这里我以为要补充，重写的话能够有两种，直接重写成员函数和重写虚函数，只有重写了虚函数的才能算做是体现了C++多态性）而重载则是容许有多个同名的函数，而这些函数的参数列表不一样，容许参数个数不一样，参数类型不一样，或者二者都不一样。编译器会根据这些函数的不一样列表，将同名的函数的名称作修饰，从而生成一些不一样名称的预处理函数，来实现同名函数调用时的重载问题。但这并无体现多态性。
　　多态与非多态的实质区别就是函数地址是早绑定仍是晚绑定。若是函数的调用，在编译器编译期间就能够肯定函数的调用地址，并生产代码，是静态的，就是说地址是早绑定的。而若是函数调用的地址不能在编译器期间肯定，须要在运行时才肯定，这就属于晚绑定。
　　那么多态的做用是什么呢，封装可使得代码模块化，继承能够扩展已存在的代码，他们的目的都是为了代码重用。而多态的目的则是为了接口重用。也就是说，不论传递过来的到底是那个类的对象，函数都可以经过同一个接口调用到适应各自对象的实现方法。

　　最多见的用法就是声明基类的指针，利用该指针指向任意一个子类对象，调用相应的虚函数，能够根据指向的子类的不一样而实现不一样的方法。若是没有使用虚函数的话，即没有利用C++多态性，则利用基类指针调用相应的函数的时候，将总被限制在基类函数自己，而没法调用到子类中被重写过的函数。由于没有多态性，函数调用的地址将是必定的，而固定的地址将始终调用到同一个函数，这就没法实现一个接口，多种方法的目的了。

笔试题目：

 

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    void foo()
    {
        printf("1\n");
    }
    virtual void fun()
    {
        printf("2\n");
    }
};
class B : public A
{
public:
    void foo()
    {
        printf("3\n");
    }
    void fun()
    {
        printf("4\n");
    }
};
int main(void)
{
    A a;
    B b;
    A *p = &a;
    p->foo();
    p->fun();
    p = &b;
    p->foo();
    p->fun();
    return 0;
}

 

 

 

 

      第一个p->foo()和p->fuu()都很好理解，自己是基类指针，指向的又是基类对象，调用的都是基类自己的函数，所以输出结果就是一、2。
 　  第二个输出结果就是一、4。p->foo()和p->fuu()则是基类指针指向子类对象，正式体现多态的用法，p->foo()因为指针是个基类指针，指向是一个固定偏移量的函数，所以此时指向的就只能是基类的foo()函数的代码了，所以输出的结果仍是1。而p->fun()指针是基类指针，指向的fun是一个虚函数，因为每一个虚函数都有一个虚函数列表，此时p调用fun()并非直接调用函数，而是经过虚函数列表找到相应的函数的地址，所以根据指向的对象不一样，函数地址也将不一样，这里将找到对应的子类的fun()函数的地址，所以输出的结果也会是子类的结果4。
　　笔试的题目中还有一个另类测试方法。即

B *ptr = (B *)&a;  ptr->foo();  ptr->fun();

 

 

      　　问这两调用的输出结果。这是一个用子类的指针去指向一个强制转换为子类地址的基类对象。结果，这两句调用的输出结果是3，2。
　　并非很理解这种用法，从原理上来解释，因为B是子类指针，虽然被赋予了基类对象地址，可是ptr->foo()在调用的时候，因为地址偏移量固定，偏移量是子类对象的偏移量，因而即便在指向了一个基类对象的状况下，仍是调用到了子类的函数，虽然可能从始到终都没有子类对象的实例化出现。
　　而ptr->fun()的调用，可能仍是由于C++多态性的缘由，因为指向的是一个基类对象，经过虚函数列表的引用，找到了基类中fun()函数的地址，所以调用了基类的函数。因而可知多态性的强大，能够适应各类变化，不论指针是基类的仍是子类的，都能找到正确的实现方法。

 

//小结：一、有virtual才可能发生多态现象
// 二、不发生多态（无virtual）调用就按原类型调用
#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    virtual void f(float x)
    {
        cout<<"Base::f(float)"<< x <<endl;
    }
    void g(float x)
    {
        cout<<"Base::g(float)"<< x <<endl;
    }
    void h(float x)
    {
        cout<<"Base::h(float)"<< x <<endl;
    }
};
class Derived : public Base
{
public:
    virtual void f(float x)
    {
        cout<<"Derived::f(float)"<< x <<endl;   //多态、覆盖
    }
    void g(int x)
    {
        cout<<"Derived::g(int)"<< x <<endl;     //隐藏
    }
    void h(float x)
    {
        cout<<"Derived::h(float)"<< x <<endl;   //隐藏
    }
};
int main(void)
{
    Derived d;
    Base *pb = &d;
    Derived *pd = &d;
    // Good : behavior depends solely on type of the object
    pb->f(3.14f);   // Derived::f(float) 3.14
    pd->f(3.14f);   // Derived::f(float) 3.14

    // Bad : behavior depends on type of the pointer
    pb->g(3.14f);   // Base::g(float)  3.14
    pd->g(3.14f);   // Derived::g(int) 3 

    // Bad : behavior depends on type of the pointer
    pb->h(3.14f);   // Base::h(float) 3.14
    pd->h(3.14f);   // Derived::h(float) 3.14
    return 0;
}

 

 

 

使人迷惑的隐藏规则
原本仅仅区别重载与覆盖并不算困难，可是C++的隐藏规则使问题复杂性陡然增长。
这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则以下：
（1）若是派生类的函数与基类的函数同名，可是参数不一样。此时，不论有无virtual
关键字，基类的函数将被隐藏（注意别与重载混淆）。
（2）若是派生类的函数与基类的函数同名，而且参数也相同，可是基类函数没有virtual
关键字。此时，基类的函数被隐藏（注意别与覆盖混淆）。
上面的程序中：
（1）函数Derived::f(float)覆盖了Base::f(float)。
（2）函数Derived::g(int)隐藏了Base::g(float)，而不是重载。
（3）函数Derived::h(float)隐藏了Base::h(float)，而不是覆盖。

C++纯虚函数
 1、定义
  纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义本身的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”
  virtual void funtion()=0
2、引入缘由
   一、为了方便使用多态特性，咱们经常须要在基类中定义虚拟函数。
   二、在不少状况下，基类自己生成对象是不合情理的。例如，动物做为一个基类能够派生出老虎、孔雀等子类，但动物自己生成对象明显不合常理。
  为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。
3、类似概念
   一、多态性
  指相同对象收到不一样消息或不一样对象收到相同消息时产生不一样的实现动做。C++支持两种多态性：编译时多态性，运行时多态性。
  a、编译时多态性：经过重载函数实现
  b、运行时多态性：经过虚函数实现。
  二、虚函数
  虚函数是在基类中被声明为virtual，并在派生类中从新定义的成员函数，可实现成员函数的动态覆盖（Override）
  三、抽象类
  包含纯虚函数的类称为抽象类。因为抽象类包含了没有定义的纯虚函数，因此不能定义抽象类的对象。