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什么是多态

百科1年前 (2023)发布 杨帆舵手
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多态指同一个实体同时具有多种形式。它是面向对象程序设计(OOP)的一个重要特征。如果一个语言只支持类而不支持多态,只能说明它是基于对象的,而不是面向对象的。C++中的多态性具体体现在运行和编译两个方面。运行时多态是动态多态,其具体引用的对象在运行时才能确定。编译时多态是静态多态,在编译时就可以确定对象使用的形式。同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。在运行时,可以通过指向基类的指针,来调用实现派生类中的方法。

多态 polymorphism

什么是多态

多态按字面的意思就是“多种状态”。在面向对象语言中,接口的多种不同的实现方式即为多态。引用 Charlie Calverts 对多态的描述——多态性是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说,就是一句话:允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。多态性在 Object Pascal 和 C++中都是通过虚函数(Virtual Function)实现的。

多态:同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。在运行时,可以通过指向基类的指针,来调用实现派生类中的方法。

C++中,实现多态有以下方法:虚函数,抽象类,重载,覆盖,模版。

多态也指生物学中腔肠动物的特殊的生活方式。水螅态与水母态的世代交替现象。

多态分类

动态多态(dynamic polymorphism):通过类继承机制和虚函数机制生效于运行期。可以优雅地处理异质对象集合,只要其共同的基类定义了虚函数的接口。也被称为子类型多态(Subtype polymorphism)或包含多态(inclusion polymorphism)。在面向对象程序设计中,这被直接称为多态。

静态多态(static polymorphism):模板也允许将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联,由于这种关联处理于编译期而非运行期,因此被称为“静态”。可以用来实现类型安全、运行高效的同质对象集合操作。C++STL 不采用动态多态来实现就是个例子。

函数重载(Function Overloading)

运算符重载(Operator Overloading)

带变量的宏多态(macro polymorphism)

参数化多态(Parametric polymorphism):把类型作为参数的多态。在面向对象程序设计中,这被称作泛型编程。

对于 C++语言,带变量的宏和函数重载(function overload)机制也允许将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联。然而,习惯上并不将这种函数多态(function polymorphism)、宏多态(macro polymorphism)展现出来的行为称为多态(或静态多态),否则就连 C 语言也具有宏多态了。谈及多态时,默认就是指动态多态,而静态多态则是指基于模板的多态

多态主要作用

把不同的子类对象都当作父类来看,可以屏蔽不同子类对象之间的差异,写出通用的代码,做出通用的编程,以适应需求的不断变化。

赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。也就是说,父亲的行为像儿子,而不是儿子的行为像父亲。

举个例子:从一个基类中派生,响应一个虚命令,产生不同的结果。

比如从某个基类继承出多个对象,其基类有一个虚方法 Tdoit,然后其子类也有这个方法,但行为不同,然后这些子对象中的任何一个可以赋给其基类对象的引用,或者将子对象地址赋给基类指针,这样其基类的对象就可以执行不同的操作了。实际上你是在通过其基类来访问其子对象的,你要做的就是一个赋值操作。

使用继承性的结果就是可以创建一个类的家族,在认识这个类的家族时,就是把导出类的对象当作基类的对象,这种认识又叫作 upcasting。这样认识的重要性在于:可以只针对基类写出一段程序,但它可以适应于这个类的家族,因为编译器会自动就找出合适的对象来执行操作。这种现象又称为多态性。而实现多态性的手段又叫称动态绑定(dynamic binding)。

简单的说,建立一个父类的对象,它的内容可以是这个父类的,也可以是它的子类的,当子类拥有和父类同样的函数,当使用这个对象调用这个函数的时候,定义这个对象的类(也就是父类)里的同名函数将被调用,当在父类里的这个函数前加 virtual 关键字,那么子类的同名函数将被调用。

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