编译期多态和运行时多态

最新推荐文章于 2023-07-31 15:32:23 发布

diaoping5235

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文章标签： c/c++

原文链接：http://www.cnblogs.com/enumhack/p/7473066.html

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本文探讨了C++中运行期多态与编译期多态的概念，通过实例讲解了两者的工作原理及其优缺点。运行期多态基于虚函数机制，允许在运行时确定对象类型并调用相应的方法，适用于处理异质对象集合。编译期多态则通过模板和函数重载实现，多态性在编译阶段确定，提高了运行效率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

前言

今日的C++不再是个单纯的“带类的C”语言，它已经发展成为一个多种次语言所组成的语言集合，其中泛型编程与基于它的STL是C++发展中最为出彩的那部分。在面向对象C++编程中，多态是OO三大特性之一，这种多态称为运行期多态，也称为动态多态；在泛型编程中，多态基于template(模板)的具现化与函数的重载解析，这种多态在编译期进行，因此称为编译期多态或静态多态。在本文中，我们将了解：

1.什么是运行期多态 2.什么是编译期多态 3.它们的优缺点

运行期多态

运行期多态的设计思想要归结到类继承体系的设计上去。对于有相关功能的对象集合，我们总希望能够抽象出它们共有的功能集合，在基类中将这些功能声明为虚接口（虚函数），然后由子类继承基类去重写这些虚接口，以实现子类特有的具体功能。典型地我们会举下面这个例子:

class Animal
{            
public :                  
    virtual void shout() = 0;
};
                
class Dog :public Animal
{              
public:                  
    virtual void shout(){ cout << "汪汪！"<<endl; }
};
                
class Cat :public Animal
{                
public:                   
    virtual void shout(){ cout << "喵喵~"<<endl; }
};
                
class Bird : public Animal
{             
public:                
    virtual void shout(){ cout << "叽喳!"<<endl; }
};
                
int main()              
{
    Animal * anim1 = new Dog;
    Animal * anim2 = new Cat;
    Animal * anim3 = new Bird;    
  //藉由指针（或引用）调用的接口，在运行期确定指针（或引用）所指对象的真正类型，调用该类型对应的接口
    anim1->shout();
    anim2->shout();
    anim3->shout();
    
    //delete 对象
    delete anim1;
    delete anim2;
    delete anim3;
    return 0;
}

运行期多态的实现依赖于虚函数机制。当某个类声明了虚函数时，编译器将为该类对象安插一个虚函数表指针，并为该类设置一张唯一的虚函数表，虚函数表中存放的是该类虚函数地址。运行期间通过虚函数表指针与虚函数表去确定该类虚函数的真正实现。

运行期多态的优势还在于它使处理异质对象集合称为可能：

//我们有个动物园，里面有一堆动物
                
int main()                
{    
    vector<Animal*>anims;

    Animal * anim1 = new Dog;
    Animal * anim2 = new Cat;
    Animal * anim3 = new Bird;
    Animal * anim4 = new Dog;
    Animal * anim5 = new Cat;
    Animal * anim6 = new Bird; 
    //处理异质类集合
    anims.push_back(anim1);
    anims.push_back(anim2);
    anims.push_back(anim3);
    anims.push_back(anim4);
    anims.push_back(anim5);
    anims.push_back(anim6); 
    for (auto & i : anims)
    {
        i->shout();
    }    
    //delete对象
    //...
    return 0;
}

总结：运行期多态通过虚函数发生于运行期

编译期多态

对模板参数而言，多态是通过模板具现化和函数重载解析实现的。以不同的模板参数具现化导致调用不同的函数，这就是所谓的编译期多态。

相比较于运行期多态，实现编译期多态的类之间并不需要成为一个继承体系，它们之间可以没有什么关系，但约束是它们都有相同的隐式接口。我们将上面的例子改写为:

class Animal
{             
public :                   
    void shout() { cout << "发出动物的叫声" << endl; };
};
                
class Dog
{            
public:    
    void shout(){ cout << "汪汪！"<<endl; }              
};
                
class Cat
{              
public:                   
    void shout(){ cout << "喵喵~"<<endl; }
};
                
class Bird
{              
public:    
                
    void shout(){ cout << "叽喳!"<<endl; }
};
                
template <typename T>              
void  animalShout(T & t)               
{
    t.shout();
}
                
int main()                
{
    Animal anim;
    Dog dog;
    Cat cat;
    Bird bird;

    animalShout(anim);
    animalShout(dog);
    animalShout(cat);
    animalShout(bird);

    getchar();
    return 0;
}