c++从入门到精通——多态

多态——概念

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

下面的实例中，基类 Shape 被派生为两个类，如下所示：

#include <iostream> 
using namespace std;
 
class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <<endl;
         return 0;
      }
};
class Rectangle: public Shape{
   public:
      Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
      int area ()
      { 
         cout << "Rectangle class area :" <<endl;
         return (width * height); 
      }
};
class Triangle: public Shape{
   public:
      Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
      int area ()
      { 
         cout << "Triangle class area :" <<endl;
         return (width * height / 2); 
      }
};
// 程序的主函数
int main( )
{
   Shape *shape;
   Rectangle rec(10,7);
   Triangle  tri(10,5);
 
   // 存储矩形的地址
   shape = &rec;
   // 调用矩形的求面积函数 area
   shape->area();
 
   // 存储三角形的地址
   shape = &tri;
   // 调用三角形的求面积函数 area
   shape->area();
   
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Parent class area
Parent class area

导致错误输出的原因是，调用函数 area() 被编译器设置为基类中的版本，这就是所谓的静态多态，或静态链接 - 函数调用在程序执行前就准备好了。有时候这也被称为早绑定，因为 area() 函数在程序编译期间就已经设置好了。

但现在，让我们对程序稍作修改，在 Shape 类中，area() 的声明前放置关键字 virtual，如下所示：

class Shape {
   protected:
      int width, height;
   public:
      Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      virtual int area()
      {
         cout << "Parent class area :" <<endl;
         return 0;
      }
};

修改后，当编译和执行前面的实例代码时，它会产生以下结果：

Rectangle class area
Triangle class area

此时，编译器看的是指针的内容，而不是它的类型。因此，由于 tri 和 rec 类的对象的地址存储在 *shape 中，所以会调用各自的 area() 函数。

正如您所看到的，每个子类都有一个函数 area() 的独立实现。这就是多态的一般使用方式。有了多态，您可以有多个不同的类，都带有同一个名称但具有不同实现的函数，函数的参数甚至可以是相同的。

例子二

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;

class Animal
{
public:
	virtual void speak()
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}

	virtual void eat()
	{
		cout << "动物在吃饭" << endl;
	}

};

class Cat :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}

	virtual void eat()
	{
		cout << "小猫在吃鱼" << endl;
	}
};

//调用doSpeak ，speak函数的地址早就绑定好了，早绑定，静态联编，编译阶段就确定好了地址
//如果想调用猫的speak，不能提前绑定好函数的地址了，所以需要在运行时候再去确定函数地址
//动态联编，写法 doSpeak方法改为虚函数,在父类上声明虚函数，发生了多态
// 父类的引用或者指针 指向 子类对象
void doSpeak(Animal & animal) //Animal & animal = cat
{
	animal.speak();
}
//如果发生了继承的关系，编译器允许进行类型转换

void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);

}


void test02()
{
	//cout << sizeof(Animal) << endl;
	//父类指针指向子类对象 多态
	Animal * animal = new Cat;

	//animal->speak();
	// *(int*)*(int*)animal 函数地址
	((void(*)()) (*(int*)*(int*)animal))();

	//  *((int*)*(int*)animal+1)猫吃鱼的地址

	((void(*)()) (*((int*)*(int*)animal + 1)))();
}

int main(){

	//test01();

	test02();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

测试

test1

小猫在说话

test2

test2说明了多态的原理

小猫在说话
小猫在吃鱼