C++編譯期多態(tài)與運(yùn)行期多態(tài)是什么樣的

C++編譯期多態(tài)與運(yùn)行期多態(tài)是什么樣的，針對這個(gè)問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

　　今日的C++不再是個(gè)單純的“帶類的C”語言，它已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)多種次語言所組成的語言集合，其中泛型編程與基于它的STL是C++發(fā)展中最為出彩的那部分。在面向?qū)ο驝++編程中，多態(tài)是OO三大特性之一，這種多態(tài)稱為運(yùn)行期多態(tài)，也稱為動(dòng)態(tài)多態(tài);在泛型編程中，多態(tài)基于template(模板)的具現(xiàn)化與函數(shù)的重載解析，這種多態(tài)在編譯期進(jìn)行，因此稱為編譯期多態(tài)或靜態(tài)多態(tài)。

　　運(yùn)行期多態(tài)

　　運(yùn)行期多態(tài)的設(shè)計(jì)思想要?dú)w結(jié)到類繼承體系的設(shè)計(jì)上去。對于有相關(guān)功能的對象集合，我們總希望能夠抽象出它們共有的功能集合，在基類中將這些功能聲明為虛接口(虛函數(shù))，然后由子類繼承基類去重寫這些虛接口，以實(shí)現(xiàn)子類特有的具體功能。典

　　class Animal

　　{

　　public :

　　virtual void shout() = 0;

　　};

　　class Dog :public Animal

　　{

　　public:

　　virtual void shout(){ cout << "汪汪!"< 　　}; 　　class Cat :public Animal 　　{ 　　public: 　　virtual void shout(){ cout << "喵喵~"< 　　}; 　　class Bird : public Animal 　　{ 　　public: 　　virtual void shout(){ cout << "嘰喳!"< 　　}; 　　int main() 　　{ 　　Animal * anim1 = new Dog; 　　Animal * anim2 = new Cat; 　　Animal * anim3 = new Bird; 　　//藉由指針(或引用)調(diào)用的接口，在運(yùn)行期確定指針(或引用)所指對象的真正類型，調(diào)用該類型對應(yīng)的接口 　　anim1->shout();

　　anim2->shout();

　　anim3->shout();

　　//delete 對象

　　...

　　return 0;

　　}

　　運(yùn)行期多態(tài)的實(shí)現(xiàn)依賴于虛函數(shù)機(jī)制。當(dāng)某個(gè)類聲明了虛函數(shù)時(shí)，編譯器將為該類對象安插一個(gè)虛函數(shù)表指針，并為該類設(shè)置一張唯一的虛函數(shù)表，虛函數(shù)表中存放的是該類虛函數(shù)地址。運(yùn)行期間通過虛函數(shù)表指針與虛函數(shù)表去確定該類虛函數(shù)的真正實(shí)現(xiàn)。

　　運(yùn)行期多態(tài)的優(yōu)勢還在于它使處理異質(zhì)對象集合稱為可能：

　　//我們有個(gè)動(dòng)物園，里面有一堆動(dòng)物

　　int main()

　　{

　　vectoranims;

　　Animal * anim1 = new Dog;

　　Animal * anim2 = new Cat;

　　Animal * anim3 = new Bird;

　　Animal * anim4 = new Dog;

　　Animal * anim5 = new Cat;

　　Animal * anim6 = new Bird;

　　//處理異質(zhì)類集合

　　anims.push_back(anim1);

　　anims.push_back(anim2);

　　anims.push_back(anim3);

　　anims.push_back(anim4);

　　anims.push_back(anim5);

　　anims.push_back(anim6);

　　for (auto & i : anims)

　　{

　　i->shout();

　　}

　　//delete對象

　　//...

　　return 0;

　　}

　　總結(jié)：運(yùn)行期多態(tài)通過虛函數(shù)發(fā)生于運(yùn)行期

　　編譯期多態(tài)

　　對模板參數(shù)而言，多態(tài)是通過模板具現(xiàn)化和函數(shù)重載解析實(shí)現(xiàn)的。以不同的模板參數(shù)具現(xiàn)化導(dǎo)致調(diào)用不同的函數(shù)，這就是所謂的編譯期多態(tài)。相比較于運(yùn)行期多態(tài)，實(shí)現(xiàn)編譯期多態(tài)的類之間并不需要成為一個(gè)繼承體系，它們之間可以沒有什么關(guān)系，但約束是它們都有相同的隱式接口。我們將上面的例子改寫為:

　　class Animal

　　{

　　public :

　　void shout() { cout << "發(fā)出動(dòng)物的叫聲" << endl; }; 　　}; 　　class Dog 　　{ 　　public: 　　void shout(){ cout << "汪汪!"< 　　}; 　　class Cat 　　{ 　　public: 　　void shout(){ cout << "喵喵~"< 　　}; 　　class Bird 　　{ 　　public: 　　void shout(){ cout << "嘰喳!"< 　　}; 　　template 　　void animalShout(T & t) 　　{ 　　t.shout(); 　　} 　　int main() 　　{ 　　Animal anim; 　　Dog dog; 　　Cat cat; 　　Bird bird; 　　animalShout(anim); 　　animalShout(dog); 　　animalShout(cat); 　　animalShout(bird); 　　getchar(); 　　} 　　在編譯之前，函數(shù)模板中t.shout()調(diào)用的是哪個(gè)接口并不確定。在編譯期間，編譯器推斷出模板參數(shù)，因此確定調(diào)用的shout是哪個(gè)具體類型的接口。不同的推斷結(jié)果調(diào)用不同的函數(shù)，這就是編譯器多態(tài)。這類似于重載函數(shù)在編譯器進(jìn)行推導(dǎo)，以確定哪一個(gè)函數(shù)被調(diào)用。 　　運(yùn)行期多態(tài)與編譯期多態(tài)優(yōu)缺點(diǎn)分析 　　運(yùn)行期多態(tài)優(yōu)點(diǎn)

　　OO設(shè)計(jì)中重要的特性，對客觀世界直覺認(rèn)識。

　　能夠處理同一個(gè)繼承體系下的異質(zhì)類集合。

　　運(yùn)行期多態(tài)缺點(diǎn)

　　運(yùn)行期間進(jìn)行虛函數(shù)綁定，提高了程序運(yùn)行開銷。

　　龐大的類繼承層次，對接口的修改易影響類繼承層次。

　　由于虛函數(shù)在運(yùn)行期在確定，所以編譯器無法對虛函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

　　虛表指針增大了對象體積，類也多了一張?zhí)摵瘮?shù)表，當(dāng)然，這是理所應(yīng)當(dāng)值得付出的資源消耗，列為缺點(diǎn)有點(diǎn)勉強(qiáng)。

　　編譯期多態(tài)優(yōu)點(diǎn)

　　它帶來了泛型編程的概念，使得C++擁有泛型編程與STL這樣的強(qiáng)大武器。

　　在編譯器完成多態(tài)，提高運(yùn)行期效率。

　　具有很強(qiáng)的適配性與松耦合性，對于特殊類型可由模板偏特化、全特化來處理。

　　編譯期多態(tài)缺點(diǎn)

　　程序可讀性降低，代碼調(diào)試帶來困難。

　　無法實(shí)現(xiàn)模板的分離編譯，當(dāng)工程很大時(shí)，編譯時(shí)間不可小覷。

　　無法處理異質(zhì)對象集合。

　　關(guān)于顯式接口與隱式接口

　　所謂的顯式接口是指類繼承層次中定義的接口或是某個(gè)具體類提供的接口，總而言之，我們能夠在源代碼中找到這個(gè)接口.顯式接口以函數(shù)簽名為中心，例如

　　void AnimalShot(Animal & anim)

　　{

　　anim.shout();

　　}

　　我們稱shout為一個(gè)顯式接口。在運(yùn)行期多態(tài)中的接口皆為顯式接口。

　　而對模板參數(shù)而言，接口是隱式的，奠基于有效表達(dá)式。例如：

　　template

　　void AnimalShot(T & anim)

　　{

　　anim.shout();

　　}

　　對于anim來說，必須支持哪一種接口，要由模板參數(shù)執(zhí)行于anim身上的操作來決定，在上面這個(gè)例子中，T必須支持shout()操作，那么shout就是T的一個(gè)隱式接口。

關(guān)于C++編譯期多態(tài)與運(yùn)行期多態(tài)是什么樣的問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識。