C++ 多态性 (polymorphism)

概述

多态性 (polymorphism) 是面向对象程序设计的一个重要特征. 利用多态性扩展设计和实现一个易于扩展的系统.

C++ 中多态性:

• 同一函数名可以实现不同的功能
• 用一个函数名调用不同内容的函数完成不同的工作

静态多态

静态多态 (static polymorphism) 是通过函数的重载实现的, 包括函数的重载和运算符重载. 在程序编译时系统就能觉得调用哪个函数.

函数重载

int main() {
    cout << max(1,2) << endl;
    cout << max(1.2, 2.3) << endl;

    return 0;
}

int max(int a, int b) {
    return (a > b) ? a:b;
}

double max(double a, double b){
    return (a > b) ? a:b;
}

输出结果:

2
2.3

运算符重载

int main() {
    Complex c1(2, 4), c2(6, 10);
    c1 = c1 + c2;
    c1.display();

    return 0;
}

Complex Complex::operator+(Complex &c) {
    return Complex(real + c.real, imag + c.imag);
}

输出结果:

(8, 14i)

动态多态

动态多态 (dynamic polymorphism) 是在程序运行中才动态地确定操作所针对的对象.

非动态

Person 类:

#ifndef PROJECT6_PERSON_H
#define PROJECT6_PERSON_H

#include 
#include 
using namespace std;

class Person {
private:
    string name;  // 姓名
    char gender;  // 性别
public:
    Person(string n, char g) : name(n), gender(g) {}
    void display() {
        cout << "name: " << name << endl;
        cout << "gender: " << gender << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_PERSON_H

Teacher 类:

#ifndef PROJECT6_TEACHER_H
#define PROJECT6_TEACHER_H

#include 
#include 
#include "Person.h"
using namespace std;

class Teacher : public Person {
private:
    string title;  // 头衔
public:
    Teacher(string n, char g, string t) : Person(n, g), title(t) {}
    void display() {
        Person::display();
        cout << "title: " << title << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_TEACHER_H

main:

#include 
#include "Person.h"
#include "Teacher.h"

int main() {
    // 创建对象
    Person p1("王叔叔", 'm'), *pt;  // 指针类型为
    Teacher t1("王老师", 'f', "教导主任");

    pt = &p1;
    pt->display();
    pt = &t1;
    pt->display();

    return 0;
}

输出结果:

name: 王叔叔
gender: m
name: 王老师
gender: f

我们可以发现 Teacher 对象的头衔并没有输出, 因为 pt 指针的类型是 Person, 调用的是 Person 的display()函数.

动态

我们把show()函数声明为虚函数.

Person 类:

#ifndef PROJECT6_PERSON_H
#define PROJECT6_PERSON_H

#include 
#include 
using namespace std;

class Person {
private:
    string name;  // 姓名
    char gender;  // 性别
public:
    Person(string n, char g) : name(n), gender(g) {}
    virtual void display() {
        cout << "name: " << name << endl;
        cout << "gender: " << gender << endl;
    }
};

#endif //PROJECT6_PERSON_H

main:

#include 
#include "Person.h"
#include "Teacher.h"

int main() {
    // 创建对象
    Person p1("王叔叔", 'm'), *pt;  // 指针类型为
    Teacher t1("王老师", 'f', "教导主任");

    pt = &p1;
    pt->display();
    pt = &t1;
    pt->display();

    return 0;
}

输出结果:

name: 王叔叔
gender: m
name: 王老师
gender: f
title: 教导主任