C++类与对象笔记十四：多态一：多态概念、虚函数、动态多态、静态多态、重写虚函数、里氏转换法

C++多态详解

最新推荐文章于 2025-11-06 10:38:26 发布

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#c++ #多态 #面向对象 #虚函数 #动态多态

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本文详细介绍了C++中多态的概念及其两种形式：静态多态和动态多态，并通过实例展示了如何利用虚函数实现动态多态，即运行时的多态性。

多态是面向对象的三大特性之一：封装、继承、多态。

多态分为两类：

静态多态：函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名。
动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态。

静态多态和动态多态的区别：

静态多态的函数地址早绑定 —— 编译阶段确定函数地址。
动态多态的函数地址晚绑定 —— 运行阶段确定函数地址。

#include<iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
	void Speak()
	{
		cout << "动物会说话" << endl;
	}
};
class Cat :public Animal
{
public:
	void Speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

void doSpeak(Animal& animal)   // Animal& animal = cat;
{
	animal.Speak();
}
void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);  // 输出："动物会说话"  相当于把cat传递给参数Animal& animal。
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

输出：不是“小猫在说话”。

输出："动物会说话"

当我们通过doSpeak调用时：将cat传递给Animal& animal;

等价于：

Animal& animal = cat;

C++中允许父子之间的类型转换。不需要做强制类型转换。

父类的引用或者指针可以直接指向子类对象。

为什么输出不是我们期望的cat呢？

void doSpeak(Animal& animal)   // Animal& animal = cat;
{
	animal.Speak();
}

原因就是现在函数的地址是早绑定：在编译阶段就能确定函数的地址：他绑定的地址是animal中的Speak。而不是运行时传参传入的子类Cat中的Speak。所以调用这个函数，不论我们传入任何Animal子类的动物，都不会变，都是“动物会说话”。

为了达到我们：输入任一动物，就输出这一动物的Speak。就需要在运行时，动态多态。也就是说，让函数地址晚绑定。

如果想要执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，也就是地址晚绑定。

如何实现？

在父类Speak返回类型之前加上关键字:virtual；此时这个函数被称为虚函数。此时的代码就可以实现动态多态效果。

#include<iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
	virtual void Speak()
	{
		cout << "动物会说话" << endl;
	}
};
class Cat :public Animal
{
public:
	void Speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

class Dog :public Animal
{
public:
	void Speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};
void doSpeak(Animal& animal)   // Animal& animal = cat;
{
	animal.Speak();
}
void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);  // 输出："动物会说话"  相当于把cat传递给参数Animal& animal。
	Dog dog;
	doSpeak(dog);
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}