c++----多态（初识）

多态是面向对象编程中的一个重要特性，它允许不同的对象以相同的方式被操作，从而提高了代码的灵活性和可扩展性。在C++中，多态主要通过虚函数实现。本文将介绍多态的基本概念、用法以及一个简单的代码示例以帮助理解。

什么是多态

多态（Polymorphism）字面意思是“多种形态”，在编程中，它指的是同一操作（方法）能够作用于不同的对象身上，并表现出不同的行为。在C++中，多态主要有两种形式：

1. 编译时多态（静态多态）：通过函数重载和运算符重载实现。
2. 运行时多态（动态多态）：通过虚函数实现。

运行时多态的实现

运行时多态是通过基类指针（或引用）指向派生类对象来实现的。它的核心是在基类中定义虚函数，并在派生类中重写该函数。当通过基类指针调用虚函数时，会根据实际指向的对象类型（即派生类）来决定调用哪个函数，从而展现出多态性。

代码示例

以下是一个简单的C++代码示例，通过图形形状类展示多态的用法。

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类：形状
class Shape {
public:
    // 虚函数：计算面积
    virtual double area() const {
        return 0;
    }

    // 虚函数：显示形状信息
    virtual void display() const {
        cout << "这是一个形状。" << endl;
    }

    // 虚析构函数
    virtual ~Shape() {}
};

// 派生类：圆形
class Circle : public Shape {
private:
    double radius; // 半径
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    double area() const override {
        return 3.14159 * radius * radius; // 圆的面积
    }

    void display() const override {
        cout << "这是一个圆，半径为：" << radius << endl;
    }
};

// 派生类：矩形
class Rectangle : public Shape {
private:
    double width, height; // 宽度和高度
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}

    double area() const override {
        return width * height; // 矩形的面积
    }

    void display() const override {
        cout << "这是一个矩形，宽度为：" << width << "，高度为：" << height << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建形状的指针
    Shape* shape1 = new Circle(5);    // 创建圆
    Shape* shape2 = new Rectangle(4, 6); // 创建矩形

    // 使用基类指针调用虚函数
    shape1->display();
    cout << "面积：" << shape1->area() << endl;

    shape2->display();
    cout << "面积：" << shape2->area() << endl;

    // 清理内存
    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}

代码解析

1. 基类和派生类：我们定义了一个基类 Shape，它有两个虚函数 area 和 display 。然后创建了两个派生类 Circle 和 Rectangle，它们重写了基类的虚函数以实现特定的功能。

2. 虚函数：使用 virtual 关键字来声明虚函数，可以确保在通过基类指针调用这些函数时，会根据实际对象的类型调用对应的实现。

3. 多态的应用：在 main 函数中，我们使用基类指针指向派生类对象，并通过基类指针调用虚函数，这就是多态的体现。无论指针指向的是 Circle 还是 Rectangle，正确的函数实现都会被调用。

总结

多态是C++中一个强大而灵活的特性，它通过虚函数的机制使得不同类型的对象可以被统一地处理。这不仅提升了代码的复用性，也简化了代码的扩展。在实际应用中，利用多态可以方便地增加新的派生类，而无需修改现有代码，实现真正的开放-封闭原则。