发布日期:2015-12-29 10:29 来源: 标签: 编程语言 C++多态性 C++ C++重载与覆盖
C++多态性是通过虚函数来实现的,虚函数允许子类重新定义成员函数,而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override),或者称为重写。而重载则是允许有多个同名的函数,而这些函数的参数列表不同,允许参数个数不同,参数类型不同,或者两者都不同。编译器会根据这些函数的不同列表,将同名的函数的名称做修饰,从而生成一些不同名称的预处理函数,来实现同名函数调用时的重载问题。但这并没有体现多态性。
      C++编程语言是一款应用广泛,支持多种程序设计的计算机编程语言。我们今天就会为大家详细介绍其中C++多态性的一些基本知识,以方便大家在学习过程中对此能够有一个充分的掌握。
      多态性可以简单地概括为“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(polymorphism),字面意思多种形状。
C++多态性是通过虚函数来实现的,虚函数允许子类重新定义成员函数,而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override),或者称为重写。而重载则是允许有多个同名的函数,而这些函数的参数列表不同,允许参数个数不同,参数类型不同,或者两者都不同。编译器会根据这些函数的不同列表,将同名的函数的名称做修饰,从而生成一些不同名称的预处理函数,来实现同名函数调用时的重载问题。但这并没有体现多态性。
      多态与非多态的实质区别就是函数地址是早绑定还是晚绑定。如果函数的调用,在编译器编译期间就可以确定函数的调用地址,并生产代码,是静态的,就是说地址是早绑定的。而如果函数调用的地址不能在编译器期间确定,需要在运行时才确定,这就属于晚绑定。
      那么多态的作用是什么呢,封装可以使得代码模块化,继承可以扩展已存在的代码,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,不论传递过来的究竟是那个类的对象,函数都能够通过同一个接口调用到适应各自对象的实现方法。
     最常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,可以根据指向的子类的不同而实现不同的方法。如果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本身,而无法调用到子类中被重写过的函数。因为没有多态性,函数调用的地址将是一定的,而固定的地址将始终调用到同一个函数,这就无法实现一个接口,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,本身是基类指针,指向的又是基类对象,调用的都是基类本身的函数,因此输出结果就是1、2。
第二个输出结果就是1、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()由于指针是个基类指针,指向是一个固定偏移量的函数,因此此时指向的就只能是基类的foo()函数的代码了,因此输出的结果还是1。而p->fun()指针是基类指针,指向的fun是一个虚函数,由于每个虚函数都有一个虚函数列表,此时p调用fun()并不是直接调用函数,而是通过虚函数列表找到相应的函数的地址,因此根据指向的对象不同,函数地址也将不同,这里将找到对应的子类的fun()函数的地址,因此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。
并不是很理解这种用法,从原理上来解释,由于B是子类指针,虽然被赋予了基类对象地址,但是ptr->foo()在调用的时候,由于地址偏移量固定,偏移量是子类对象的偏移量,于是即使在指向了一个基类对象的情况下,还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,可能还是因为C++多态性的原因,由于指向的是一个基类对象,通过虚函数列表的引用,找到了基类中fun()函数的地址,因此调用了基类的函数。由此可见多态性的强大,可以适应各种变化,不论指针是基类的还是子类的,都能找到正确的实现方法。
    //小结:1、有virtual才可能发生多态现象  
    // 2、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;  
    }  
本来仅仅区别重载与覆盖并不算困难,但是C++的隐藏规则使问题复杂性陡然增加。
这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数,规则如下:
(1)如果派生类的函数与基类的函数同名,但是参数不同。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)如果派生类的函数与基类的函数同名,并且参数也相同,但是基类函数没有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。

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专题信息
    C++是在C语言的基础上开发的一种面向对象编程语言,应用广泛。C++支持多种编程范式 --面向对象编程、泛型编程和过程化编程。最新正式标准C++于2014年8月18日公布。 其编程领域众广,常用于系统开发,引擎开发等应用领域,是至今为止最受广大程序员受用的最强大编程语言之一,支持类:类、封装、重载等特性! 本教程从基础讲解了C++语言,希望对大家有所帮助,望多多支持中国站长网络学院。