多态性：C++中多态的实现

见解分享

2023-10-26 05:17:28

多态性：面向对象编程的基石

在面向对象编程的世界中，多态性是一个强大的特性，它允许对象在运行时表现出不同的行为。就像一个变形金刚可以从机器人变成汽车，多态性可以让一个类根据其具体类型表现出不同的功能。

C++ 中的多态性实现

在 C++ 中，多态性是通过 虚函数 和 虚函数表 实现的。

虚函数 是特殊类型的成员函数，可以被子类重写。虚函数在类中被声明为 virtual ，并且在子类中使用 override 进行重写。

虚函数表 是一个数据结构，它存储了类中所有虚函数的地址。当一个对象被创建时，编译器会为该对象创建一个虚函数表指针。当调用虚函数时，编译器会使用虚函数表指针找到并调用正确的虚函数实现。

多态性的实现条件

为了在 C++ 中实现多态性，必须满足以下三个条件：

继承： 子类必须从父类继承。
虚函数重写： 子类必须重写父类中的虚函数。
父类指针（引用）： 必须使用父类指针或引用来指向子类对象。

虚函数表的妙用

虚函数表在多态性实现中扮演着至关重要的角色。当调用虚函数时，编译器会使用虚函数表指针找到并调用正确的虚函数实现。这使得程序员可以编写通用代码，而不必关心具体的对象类型。

示例

以下是一个简单的 C++ 程序，演示了多态性的实现：

class Shape {
public:
  virtual void draw() {
    std::cout << "Drawing a shape" << std::endl;
  }
};

class Circle : public Shape {
public:
  void draw() override {
    std::cout << "Drawing a circle" << std::endl;
  }
};

class Square : public Shape {
public:
  void draw() override {
    std::cout << "Drawing a square" << std::endl;
  }
};

int main() {
  Shape* shape = new Circle();
  shape->draw(); // 输出：Drawing a circle

  shape = new Square();
  shape->draw(); // 输出：Drawing a square

  return 0;
}

在这个程序中，Shape 类是一个父类，Circle 类和 Square 类是子类。Shape 类有一个虚函数 draw()，它在 Circle 类和 Square 类中被重写。main() 函数中，我们创建了一个 Shape 对象的指针，并将其指向 Circle 对象和 Square 对象。然后，我们调用 shape->draw() 方法，程序会根据指向的具体对象类型调用正确的 draw() 实现。

结论

多态性是面向对象编程中一个强大的特性，它允许对象在运行时表现出不同的行为。通过虚函数和虚函数表，C++ 为多态性提供了坚实的基础，使程序员能够编写通用、可扩展和可维护的代码。

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