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C++多态的定义和实现原理简介

2023-06-28 07:05:56 深夜i 14 0

C++ 多态定义实现原理

C++中的多态是一个重要的概念，可以让程序员在设计和开发软件时更加灵活和高效。多态简单来说，就是同一个类的实例可以表现出不同的行为特征。下面我们来简要介绍一下C++多态的定义和实现原理。

1. 多态的定义

多态是一种面向对象的编程技术，它可以让不同的对象在接收到相同的消息时，能够产生不同的结果。在C++中，多态大概包括两种形式，包括静态多态和动态多态。静态多态是指在编译期进行的多态，比如函数重载和运算符重载；而动态多态则是指在运行期进行的多态，主要包括虚函数和纯虚函数。

2. 实现多态的原理

在C++的面向对象编程中，实现多态需要用到虚函数和重写的概念。虚函数是一种特殊的函数，它的参数和返回值类型在基类和派生类中都是相同的，用virtual关键字来声明。派生类中重写基类的虚函数，可以改变该类的行为特征，但派生类中的虚函数必须与基类的虚函数保持相同的参数类型和返回值类型。

在C++中，实现多态的原理主要有两种方式，包括基类指针或引用作为函数参数和虚函数实现。当基类的指针或引用调用虚函数时，程序会根据指针或引用所指向的实际对象类型来决定调用哪个虚函数。

下面通过一个简单的例子来说明这个过程。

c++
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
  virtual void show() cout << "I am an animal" << endl;
};
class Cat : public Animal {
public:
  void show() cout << "I am a cat" << endl;
};
class Dog : public Animal {
public:
  void show() cout << "I am a dog" << endl;
};
void showAnimal(Animal* animal) {
  animal->show();
}
int main() {
  Animal* cat = new Cat();
  Animal* dog = new Dog();
  showAnimal(cat); //输出 I am a cat
  showAnimal(dog); //输出 I am a dog
  delete cat;
  delete dog;
  return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个Animal类作为基类，并定义了两个派生类，分别是Cat和Dog。基类中定义了一个虚函数show()，其中，Cat和Dog中重写了show()函数。最后，在主函数中，分别定义了一个Cat和Dog对象，然后通过基类指针调用showAnimal()函数，这个函数中的参数是基类Animal的指针类型。在showAnimal()函数中，使用虚函数show()来输出基类指针所指向的实际对象类型，显然，我们能输出" I am a cat "和"I am a dog "。

这个例子说明，虚函数的实现原理就是使用基类的指针来指向一个派生类的对象，然后通过基类中的虚函数实现动态绑定，调用派生类中的函数。因此，多态的实现需要基类中定义虚函数，派生类中重写虚函数，并通过基类指针或引用并传递到函数中进行调用。

总的来说，C++的多态性是一个非常强大的编程工具，能够帮助程序员更灵活地编写和维护软件。当然，在实际应用中要注意合理运用多态，避免不必要的性能浪费和运行时错误。

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