詳解C++ 多態(tài)的兩種形式（靜態(tài)、動態(tài)）

1.多態(tài)的概念與分類

多態(tài)（Polymorphisn）是面向對象程序設計（OOP）的一個重要特征。多態(tài)字面意思為多種狀態(tài)。在面向對象語言中，一個接口，多種實現(xiàn)即為多態(tài)。C++中的多態(tài)性具體體現(xiàn)在編譯和運行兩個階段。編譯時多態(tài)是靜態(tài)多態(tài)，在編譯時就可以確定使用的接口。運行時多態(tài)是動態(tài)多態(tài)，具體引用的接口在運行時才能確定。

靜態(tài)多態(tài)和動態(tài)多態(tài)的區(qū)別其實只是在什么時候將函數(shù)實現(xiàn)和函數(shù)調用關聯(lián)起來，是在編譯時期還是運行時期，即函數(shù)地址是早綁定還是晚綁定的。靜態(tài)多態(tài)是指在編譯期間就可以確定函數(shù)的調用地址，并生產代碼，這就是靜態(tài)的，也就是說地址是早綁定。靜態(tài)多態(tài)往往也被叫做靜態(tài)聯(lián)編。 動態(tài)多態(tài)則是指函數(shù)調用的地址不能在編譯器期間確定，需要在運行時確定，屬于晚綁定，動態(tài)多態(tài)往往也被叫做動態(tài)聯(lián)編。

2.多態(tài)的作用

為何要使用多態(tài)呢？封裝可以使得代碼模塊化，繼承可以擴展已存在的代碼，他們的目的都是為了代碼重用。而多態(tài)的目的則是為了接口重用。靜態(tài)多態(tài)，將同一個接口進行不同的實現(xiàn)，根據(jù)傳入不同的參數(shù)（個數(shù)或類型不同）調用不同的實現(xiàn)。動態(tài)多態(tài)，則不論傳遞過來的哪個類的對象，函數(shù)都能夠通過同一個接口調用到各自對象實現(xiàn)的方法。

3.靜態(tài)多態(tài)

靜態(tài)多態(tài)往往通過函數(shù)重載和模版（泛型編程）來實現(xiàn)，具體可見下面代碼：

#include <iostream>
using namespace std;

//兩個函數(shù)構成重載
int add(int a, int b)
{
  cout<<"in add_int_int()"<<endl;
  return a + b;
}
double add(double a, double b)
{
  cout<<"in add_double_doube()"<<endl;
  return a + b;
}

//函數(shù)模板（泛型編程）
template <typename T>
T add(T a, T b)
{
  cout<<"in func tempalte"<<endl;
  return a + b;
}

int main()
{
  cout<<add(1,1)<<endl;					//調用int add(int a, int b)
  cout<<add(1.1,1.1)<<endl;		  	 	//調用double add(double a, double b)
  cout<<add<char>('A',' ')<<endl;		//調用模板函數(shù)，輸出小寫字母a
}

程序輸出結果：

in add_int_int()
2
in add_double_doube()
2.2
in func tempalte
a

4.動態(tài)多態(tài)

動態(tài)多態(tài)最常見的用法就是聲明基類的指針，利用該指針指向任意一個子類對象，調用相應的虛函數(shù)，可以根據(jù)指向的子類的不同而調用不同的方法。如果沒有使用虛函數(shù)，即沒有利用C++多態(tài)性，則利用基類指針調用相應函數(shù)的時候，將總被限制在基類函數(shù)本身，而無法調用到子類中被重寫過的函數(shù)。因為沒有多態(tài)性，函數(shù)調用的地址將是一定的，而固定的地址將始終調用同一個函數(shù)，這就無法“實現(xiàn)一個接口，多種實現(xiàn)”的目的了。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
  virtual void func()
  {
    cout << "Base::fun()" << endl;
  }
};

class Derived : public Base
{
public:
  virtual void func()
  {
   cout << "Derived::fun()" << endl;
  }

};

int main()
{
  Base* b=new Derived;      //使用基類指針指向派生類對象
  b->func();            //動態(tài)綁定派生類成員函數(shù)func
  
  Base& rb=*(new Derived);    //也可以使用引用指向派生類對象
  rb.func();        
}

程序輸出結果：

Derived::fun()
Derived::fun()

通過上面的例子可以看出，在使用基類指針或引用指向子類對象時，調用的函數(shù)是子類中重寫的函數(shù)，這樣就實現(xiàn)了運行時函數(shù)地址的動態(tài)綁定，即動態(tài)聯(lián)編。動態(tài)多態(tài)是通過“繼承+虛函數(shù)”來實現(xiàn)的，只有在程序運行期間（非編譯期）才能判斷所引用對象的實際類型，根據(jù)其實際類型調用相應的方法。具體格式就是使用virtual關鍵字修飾類的成員函數(shù)時，指明該函數(shù)為虛函數(shù)，并且派生類需要重新實現(xiàn)該成員函數(shù)，編譯器將實現(xiàn)動態(tài)綁定。

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