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C++运行时多态简介

2023-07-08 13:54:18 深夜i -- --

C++ 运行时多态简介

C++是一种面向对象的编程语言，它支持运行时多态。所谓“多态”，是指同一个函数可以根据对象的不同类型产生不同的行为。在C++中，有两种实现多态的方法，分别是虚函数和模板。

虚函数是指一个在基类中定义的函数，它可以在派生类中被重写以实现多态。在程序运行时，使用基类的指针或引用调用虚函数时，实际上会调用派生类覆盖的函数。这种行为称为动态绑定或动态多态。

以下是一个示例程序：


#include <iostream>
class Shape {
public:
  virtual void draw() {
    std::cout << "Drawing a Shape\n";
  }
};
class Circle : public Shape {
public:
  void draw() {
    std::cout << "Drawing a Circle\n";
  }
};
int main() {
  Shape* shape = new Shape();
  shape->draw(); // Output: Drawing a Shape
  Circle* circle = new Circle();
  circle->draw(); // Output: Drawing a Circle
  Shape* circlePtr = new Circle();
  circlePtr->draw(); // Output: Drawing a Circle
  return 0;
}

在上面的程序中，Shape是基类，Circle是派生类。在Shape中定义了一个虚函数draw()，它被派生类Circle重写了。在主函数中，首先创建了一个Shape对象，调用该对象的draw()函数输出“Drawing a Shape”。接着创建了一个Circle对象，调用其draw()函数输出“Drawing a Circle”。最后创建了一个Shape指针指向Circle对象，调用其draw()函数输出“Drawing a Circle”。可以看到，虚函数的动态绑定让相同的函数调用产生了不同的输出。

另一种实现多态的方法是模板。模板是一种可以根据不同类型生成不同代码的机制。在函数模板或类模板中，可以使用泛型类型参数表示不确定的类型。当调用模板函数时，编译器会根据实际参数的类型自动推断出模板类型参数的具体类型，生成对应的函数代码。

以下是一个使用模板函数实现多态的示例：


#include <iostream>
template<typename T>
void print(T value) {
  std::cout << value << '\n';
}
int main() {
  int n = 10;
  double x = 3.14;
  const char* str = "Hello, World!";
  print(n);  // Output: 10
  print(x);  // Output: 3.14
  print(str); // Output: Hello, World!
  return 0;
}

在上面的程序中，定义了一个模板函数print()，它使用泛型类型参数T表示不确定的类型。当调用print()函数时，传入不同类型的参数，编译器会自动推断出T的具体类型并生成对应的函数代码，实现多态的效果。

总的来说，C++通过虚函数和模板等机制实现了运行时多态。这种机制让OOP编程更加灵活、高效，极大地提高了程序的可读性、可维护性和可扩展性。

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