49_多态的概念和意义

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。

• 如果父类指针（引用）指向父类对象，则调用父类中定义的函数；
• 如果父类指针（引用）指向子类对象，则调用子类中定义的重写函数。

面向对象中多态的概念：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式。

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征
• 被virtual声明的函数叫做虚函数

编程说明：多态的初探

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void print()    // add virtual keyword ==> polymorphism
    {
        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();     // 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;
}

输出结果：

I'm Parent.
I'm Child.

2. 多态的意义

• 在程序运行过程中展现出动态的特性
• 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

3. 静态联编(static binding)和动态联编(dynamic binding)

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

编程说明：动态联编和静态联编

#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:
    void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j): " << i + j << endl; 
    }
    
    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);  // dynamic binding  
}


int main()
{
    Parent p;
    
    p.func();       // static binding
    p.func(1);      // static binding
    p.func(1, 2);   // static binding
    
    cout << endl;
    
    Child c;
    
    c.func(1, 2);   // static binding
    
    cout << endl;
    
    run(&p);        
    run(&c);        

    return 0;
}

输出结果：

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

4. 小结

• 函数重写只可能发生在父类和子类之间
• 根据实际对象的类型确定调用的具体函数
• virtual关键字是C++中支持多态的唯一方式
• 被重写的虚函数可以表现出多态的特性