理解C++多态（新手友好版）

最新推荐文章于 2025-12-07 23:01:27 发布

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#c++ #java #jvm

理解C++多态（新手友好版）

今天我们要用"动物叫声"的例子，轻松理解C++中看似抽象的多态概念。

一、什么是多态？

想象你去动物园，看到：

小狗会"汪汪"
小猫会"喵喵"
小鸡会"咯咯"

虽然都是动物，但叫声不同。这就是多态——同一行为的不同表现方式。

二、C++中的多态实现

1. 基础版：没有多态的动物世界

class Animal {
public:
    void makeSound() { cout << "动物叫" << endl; }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() { cout << "汪汪！" << endl; }
};

int main() {
    Animal* animal = new Dog();
    animal->makeSound();  // 输出"动物叫" 😟
    delete animal;
}

问题：即使创建的是小狗，仍然调用父类方法

2. 魔法时刻：加上virtual

class Animal {
public:
    virtual void makeSound() { cout << "动物叫" << endl; } // ✨关键在这里
};

class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() override { cout << "汪汪！" << endl; } // 建议加override
};

现在运行：

Animal* animal = new Dog();
animal->makeSound();  // 输出"汪汪！" 🎉

3. 多态三要素

继承关系（Dog继承Animal）
虚函数（virtual修饰）
父类指针/引用指向子类对象

三、多态的工作原理

编译器悄悄做了这些事：

创建虚函数表（vtable）记录实际要调用的函数
对象中存储指向虚函数表的指针（vptr）
调用时通过vptr找到正确的函数

（新手暂时不需要深究这个机制，知道它存在即可）

四、什么时候使用多态？

需要统一处理不同子类对象时

void animalConcert(Animal* animals[], int count) {
    for(int i=0; i<count; i++){
        animals[i]->makeSound();
    }
}

扩展代码时不需要修改原有逻辑

// 新增鸭子类
class Duck : public Animal {
public:
    void makeSound() override { cout << "嘎嘎！" << endl; }
};

// 原有concert函数无需修改就能处理鸭子

五、新手常见疑问

Q：为什么要用指针/引用？
A：对象切片问题——值传递会丢失子类信息

Q：所有函数都要virtual吗？
A：不需要！只有需要重写的函数才声明为virtual

Q：析构函数为什么要virtual？
A：确保正确释放资源（重要！）

class Animal {
public:
    virtual ~Animal() {} // 虚析构函数
};

六、总结

多态就像变色龙：

统一接口（动物叫）
不同实现（各种叫声）
灵活扩展（新增动物不影响已有代码）

记住三个关键词：virtual、override、父类指针/引用