C++ 多态

C++ 多态

在C++编程中，多态是面向对象编程的一个重要特性。多态允许我们使用相同的接口调用不同的实现，这使得代码更加灵活和可扩展。C++中的多态主要分为两种类型：编译时多态和运行时多态。

编译时多态

编译时多态主要通过函数重载和运算符重载实现。函数重载允许我们定义多个同名但参数类型或参数数量不同的函数，编译器会根据函数调用时提供的参数来决定调用哪个特定的函数。

以下是一个函数重载的简单示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Printer {
public:
    void print(int i) {
        cout << "Printing integer: " << i << endl;
    }

    void print(double d) {
        cout << "Printing double: " << d << endl;
    }

    void print(const string &s) {
        cout << "Printing string: " << s << endl;
    }
};

int main() {
    Printer p;
    p.print(5);          // 调用 print(int)
    p.print(3.14);      // 调用 print(double)
    p.print("Hello");   // 调用 print(string)

    return 0;
}

在这个例子中，Printer类具有多个同名的print方法，它们接收不同类型的参数。根据传入参数的类型，编译器选择合适的方法执行。

运行时多态

运行时多态通常通过虚函数实现。虚函数使得派生类可以重写基类中的函数，从而实现不同的行为。要实现运行时多态，我们首先需要在基类中将函数声明为虚函数，然后在派生类中进行重写。

下面是一个使用虚函数的示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override { // 重写基类的虚函数
        cout << "Drawing a circle." << endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() override { // 重写基类的虚函数
        cout << "Drawing a square." << endl;
    }
};

void renderShape(Shape *shape) {
    shape->draw(); // 根据对象的实际类型调用相应的 draw 方法
}

int main() {
    Circle circle;
    Square square;

    renderShape(&circle); // 输出: Drawing a circle.
    renderShape(&square); // 输出: Drawing a square.

    return 0;
}

在这个例子中，Shape类中的draw方法是虚函数。在派生类Circle和Square中重写了draw方法。函数renderShape接受一个Shape类的指针，并调用draw方法。在调用时，C++运行时会根据传入对象的实际类型决定调用哪一个实现。

总结

多态是C++面向对象编程的重要特性，它使得代码更具可扩展性和灵活性。通过编译时多态和运行时多态，我们可以在不同的上下文中使用相同的接口，从而提高代码的重用性。在实际开发中，合理运用多态可以极大地简化代码的维护和扩展过程。多态机制也帮助我们实现了接口与实现的分离，使得代码结构更加清晰。