49-多态的概念和意义

注:博客中内容主要来自《狄泰软件学院》,博客仅当私人笔记使用。

测试环境:Ubuntu 10.10

GCC版本:9.2.0

 

一、函数重写顾虑

1)父类中被重写的函数依然会继承给子类

2)子类中重写的函数将覆盖父类中的函数 (父类函数不能满足子类需求)

3)通过作用域分辨符::)可以访问到父类中的函数

Child c;
Parent* p = &c;

c.Parent::print();        //从父类中继承
c.print();                //在子类中重写

p->print();               //父类中定义 (我们期望调用子类中的对象,因为p指针指向子类c)

 

二、多态的概念和意义

1)面向对象中期望的行为

        -    根据实际的对象类型判断如何调用重写函数

        -    父类指针(引用)指向

            * 父类对象则调用父类中定义的函数

            * 子类对象则调用子类中定义的重写函数

        根据指针指向的对象类型,确认调用函数。

 

2)面向对象中的多态的概念

        -    根据实际的对象类型决定函数调用的具体目标(期望不存在退化行为)

        -    同样的调用语句在实际运行时有多种不同的表现形态 (多态)

 

3)C++语言直接支持多态的概念

        -    通过使用virtual关键字对多态进行支持

        -    被virtual声明的函数被重写后具有多态特性 (解决退化问题)

        -    被virtual声明的函数叫虚函数

编程实验
多态的初体验
49-1.cpp
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void print() //使用virtual,变成虚函数(这个函数可能在子类被重写)
    {
        cout << "I'm Parent." << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void print()  //由于继承关系,这里也是虚函数,只是可以省略不写
    {
        cout << "I'm Child." << endl;
    }
};

void how_to_print(Parent* p)
{
    p->print();     // 展现多态的行为
}

int main()
{
    Parent p;
    Child c;
    
    how_to_print(&p);    // Expected to print: I'm Parent.
    how_to_print(&c);    // Expected to print: I'm Child.
    
    return 0;
}

操作:

1) g++ 49-1.cpp -o 49-1.out编译正确,打印结果:

I'm Parent.
I'm Child.    

分析:

        virtual实现我们的期望!函数重写时,不存在子类退化现象。

 

4)多态的意义

        -    在程序运行过程中展现出动态的特性

        -    函数重写必须多态实现,否则没有意义

        -    多态是面向对象组件化程序设计的基础特性

面向对象三个特性:封装、继承、多态。

 

5)理论中的概念

        -    静态联编

            * 在程序的编译期间就能确定具体的函数调用

                    如:函数重载(编译器会确定使用哪种函数)

        -    动态联编

            * 在程序实际运行后才能确定具体的函数调用

                    如:函数重写 (本质多态)(子类退化造成,对象类型不确定,导致运行后才能确定)

注:C++多态,依赖动态联编。动态联编不一定是多态。

实例分析
动态联编与静态联编
49-2.cpp
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Parent
{
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "void func()" << endl;
    }
    
    virtual void func(int i)
    {
        cout << "void func(int i) : " << i << endl;
    }
    
    virtual void func(int i, int j)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << "(" << i << ", " << j << ")" << endl;
    }
};

class Child : public Parent
{
public:
    void func(int i, int j)       //虚函数(父类被声明为虚函数,继承父类子类的同名函数也为虚函数)
    {
        cout << "void func(int i, int j) : " << i + j << endl;
    }
    
    void func(int i, int j, int k)   
    {
        cout << "void func(int i, int j, int k) : " << i + j + k << endl;
    }
};//这两个函数是重载关系


void run(Parent* p)    //函数外部发生多态
{
    p->func(1, 2);     // 展现多态的特性
                       // 动态联编
}


int main()
{
    Parent p;
    //函数重载
    p.func();         // 静态联编    void func()
    p.func(1);        // 静态联编    void func(int i) : 1
    p.func(1, 2);     // 静态联编    void func(int i, int j) : (1, 2)
    
    cout << endl;
    
    Child c;
    
    c.func(1, 2);     // 静态联编    void func(int i, int j) : 3
    
    cout << endl;
    
    run(&p);    // void func(int i, int j) : (1, 2) 
    run(&c);    // void func(int i, int j) : 3
    
    return 0;
}

操作:

1) g++ 49-2.cpp -o 49-2.out编译正确,打印结果:

void func()
void func(int i) : 1
void func(int i, int j) : (1, 2)
 
void func(int i, int j) : 3
 
void func(int i, int j) : (1, 2)  //动态联编,多态特性
void func(int i, int j) : 3       //动态联编,多态特性

 

编程实验
江湖恩怨——多态练习
49-3.cpp
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Boss
{
public:
    int fight()
    {
        int ret = 10;
        
        cout << "Boss::fight() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    }
};

class Master
{
public:
    virtual int eightSwordKill()    //多态
    {
        int ret = 8;
        
        cout << "Master::eightSwordKill() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    }
};

class NewMaster : public Master
{
public:
    int eightSwordKill()   //继承关系,也是虚函数
    {
        int ret = Master::eightSwordKill() * 2;    //作用域分辨符访问eightSwordKill
        
        cout << "NewMaster::eightSwordKill() : " << ret << endl;
        
        return ret;
    }
};

void field_pk(Master *master, Boss *boss)    //函数外部发生多态
{
    int k = master->eightSwordKill();
    int b = boss->fight();
    
    if( k < b )
    {
        cout << "Master is killed..." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Boss is killed..." << endl;
    }
}

int main()
{
    Master master;
    Boss boss;
    
    cout << "Master vs Boss" << endl;
    
    field_pk(&master, &boss);
 
    cout << endl;
    
    cout << "NewMaster vs Boss" << endl;
    
    NewMaster newMaster;
    
    field_pk(&newMaster, &boss);
    
    return 0;
}

操作:

1) g++ 49-3.cpp -o 49-3.out编译正确,打印结果:

Master vs Boss
Master::eightSwordKill() : 8
Boss::fight() : 10
Master is Killed...
 
NewMaster vs Boss
Master::eightSwordKill() : 8
NewMaster::eightSwordKill() : 16
Boss::fight() : 10
Boss is killed...

 

小结

1)函数重写只可能发生在父类与子类之间

2)根据实际对象的类型确定调用的具体函数

3)virtual关键字是C++中支持多态的唯一方式

4)被重写的虚函数可表现出多态的特性

<think>好的,我现在需要回答用户关于静态多态与动态多态的区别,以及重写重载的概念与联系的问题。首先,我应该回顾用户提供的引用内容之前对话中的信息,确保准确理解他们的需求。 用户之前的问题是关于多态的优点,现在他们进一步想了解静态多态动态多态的区别,以及重写与重载的区别联系。根据用户提供的引用,静态多态涉及编译时的多态性,如函数重载模板,而动态多态则通过虚函数在运行时绑定。重写是派生类覆盖基类的虚函数,属于动态多态;重载是在同一作用域内同名函数的不同参数列表,属于静态多态。 首先,我需要整理静态多态与动态多态的主要区别,包括绑定时间、实现方式、性能应用场景。然后,解释重写重载的定义,指出它们的联系在于都允许同一函数名有不同的行为,但实现机制所属多态类型不同。需要注意引用中的不同来源,确保信息的一致性,例如引用1提到静态多态包括模板,引用23提到重载模板作为静态多态的实现方式。 接下来,需要检查是否有遗漏的关键点,例如是否提到虚函数表(vtable)在动态多态中的作用,或者模板特化在静态多态中的应用。同时,用户可能希望了解实际代码示例,所以需要添加简单的代码示例来说明概念,如C++中的函数重载虚函数重写。 另外,要确保回答结构清晰,分点阐述,使用用户提到的$...$$$...$$格式,并正确引用来源。例如,在讨论动态多态时引用[^2][^3],静态多态引用[^1][^3]。 最后,生成相关问题,帮助用户深入理解,如性能差异、设计模式中的应用或虚函数实现机制。需要避免技术错误,如混淆重载重写的定义,或者错误分类多态类型。确保语言口语化,但保持专业性,符合中文回答要求。</think>### 静态多态 vs 动态多态 #### **核心区别** | 特性 | 静态多态 | 动态多态 | |--------------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | **绑定时机** | 编译时确定(如函数重载、模板) | 运行时确定(如虚函数覆盖) | | **实现方式** | 函数重载、模板特化 | 虚函数表(vtable)与继承 | | **性能** | 无运行时开销(编译期直接绑定) | 需虚表查询(轻微性能损耗) | | **灵活性** | 类型需在编译期已知 | 允许运行时动态替换对象类型 | | **典型应用** | 泛型编程(如`std::sort`)、运算符重载 | 框架扩展、策略模式、插件系统 | **示例对比** 1. **静态多态(函数重载)** ```cpp void print(int x) { /* 处理整型 */ } void print(double x) { /* 处理浮点型 */ } // 编译时根据参数类型选择函数版本 print(10); // 调用print(int) print(3.14); // 调用print(double) ``` 2. **动态多态(虚函数覆盖)** ```cpp class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 虚函数 }; class Circle : public Shape { void draw() override { /* 画圆 */ } }; class Square : public Shape { void draw() override { /* 画方形 */ } }; Shape* shape = new Circle(); shape->draw(); // 运行时决定调用Circle::draw() ``` --- ### 重写(Override) vs 重载(Overload) #### **定义与联系** | 特性 | 重写(Override) | 重载(Overload) | |--------------|----------------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------------------| | **作用域** | 发生在继承关系中(派生类覆盖基类虚函数) | 发生在同一作用域内(同一类或全局作用域) | | **函数签名** | 必须与基类虚函数**完全相同**(函数名、参数列表、返回类型) | 函数名相同,但**参数列表不同**(参数类型、数量或顺序) | | **多态类型** | 属于**动态多态**(运行时绑定) | 属于**静态多态**(编译时绑定) | | **目的** | 实现接口的**行为替换**(如`Dog::makeSound()`覆盖`Animal::makeSound()`) | 提供**同名函数的不同实现**以适应不同参数(如`add(int, int)``add(double, double)`) | **示例对比** 1. **重写(Override)** ```cpp class Animal { public: virtual void makeSound() { cout << "Animal sound" << endl; } }; class Dog : public Animal { public: void makeSound() override { // 重写基类虚函数 cout << "Bark" << endl; } }; ``` 2. **重载(Overload)** ```cpp class Calculator { public: int add(int a, int b) { return a + b; } double add(double a, double b) { return a + b; } // 重载同名函数 }; ``` --- ### 核心联系与总结 1. **多态与重载/重写的关系** - 重载是实现静态多态的主要手段(编译时多态性)。 - 重写是实现动态多态的核心机制(运行时多态性)[^3]。 2. **设计意义** - 重载:通过**参数多样化**扩展函数功能(如数学运算支持不同类型)。 - 重写:通过**行为替换**实现子类定制化(如不同动物发出不同叫声)[^2]。 3. **约束条件** - 重写要求**继承关系****虚函数声明**,且必须严格匹配签名。 - 重载仅需在同一作用域内,且参数列表必须不同(返回类型不同不足以构成重载)[^1]。 --- ### 相关问题 1. **虚函数表(vtable)在动态多态中如何工作?** 2. **模板(如C++模板)如何实现静态多态?与函数重载有何异同?** 3. **在Java中,方法重写与重载的规则是否与C++一致?** 4. **如何通过设计模式(如策略模式)结合动态多态提升代码灵活性?** [^1]: 静态多态通过编译时绑定实现高效性 [^2]: 动态多态依赖虚函数表运行时类型信息 [^3]: 重载与重写是多态性的两种具体实现形式
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值