面向对象程序设计第六节-多态性(2020-01-31)

在介绍了继承与动态绑定之后,我们就可以一探多态的真面目,这里先引入一个例子:

shape

这里有四种图形:圆,矩形,正方形,椭圆形。我们定义这四个类都有如下成员:

成员函数(Operations):

  • render() :绘出图形
  • move() :移动图形
  • resize() : 改变图形的大小

数据成员(Data):

  • center :图形的中心坐标

这些成员中,易知,除了render操作和resize操作具有个体差异性(下面仅对render操作举例说明),其他的操作对每种图形来说都是一样的,而根据图形特点,我们知道,圆是特殊的椭圆,正方形是特殊的矩形,且这四种图形都具有各自的形状(Shape),所以我们可以利用之前所讲的继承来定义这些类:

继承关系

基类的定义如下:(XYPos是一个表示坐标的类,这里省略)

class Shape {
public:
    Shape();
    virtual ~Shape();
    virtual void render();
    void move(const XYPos&);
    virtual void resize();
protected:
    XYPos center;
};

Shape是一个基类(Base class),它有一个构造函数,一个虚析构函数(稍后介绍),两个虚成员函数render、resize和一个成员函数move。根据上一节的知识,我们已经知道了虚函数的作用,如果基类在定义的时候将它的某个成员函数定义成虚函数,表明我们希望这个函数可以根据各自的类定义适合自身的版本。

接着看子类(derived class)的定义:

class Ellipse : public Shape {
public:
    Ellipse(float maj, float minr);
    virtual void render(); 
protected:
    float major_axis, minor_axis;
};

class Circle : public Ellipse {
public:
    Circle(float radius) : Ellipse(radius, radius) {}
    virtual void render();
};

可以看出,椭圆类和圆类都根据自身做了相应的补充调整,关于render操作的细节没有展开,但我们应该清楚每个类的render操作都是不一样的(resize操作也不一样),我们再看这样一个函数:

void render(Shape* p){
    p->render();
}

这里就很好地体现了面向对象编程的多态性,p是一个指向基类对象的指针,但并不仅仅如此,它可以指向未来任何Shape的子类,这又提到了上一节我们提到的动态绑定,p指向的对象会在运行时候根据时间传进来的参数进行绑定,即p的动态类型是在运行时确定的,这就是多态性的一个体现。

至于多态究竟时怎么实现的,以及关于虚函数的进一步探索,放在第七节!

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