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2016計(jì)算機(jī)二級(jí)考試輔導(dǎo)：C++多態(tài)性基本概念講述
前幾天筆試的時(shí)候碰到考C++多態(tài)性的題目，因?yàn)椴皇亲约旱膶I(yè)不是純做軟件開發(fā)，C++學(xué)習(xí)不是很好，做得有點(diǎn)混亂。回來以后立刻查了相關(guān)資料，大概明白了一點(diǎn)，可能以后解題的時(shí)候不會(huì)亂了。
先摘下一些網(wǎng)上的書上的基本概念。
多態(tài)性可以簡(jiǎn)單地概括為“一個(gè)接口，多種方法”，程序在運(yùn)行時(shí)才決定調(diào)用的函數(shù)，它是面向?qū)ο缶幊填I(lǐng)域的核心概念。多態(tài)(polymorphisn)，字面意思多種形狀。
C++多態(tài)性是通過虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，虛函數(shù)允許子類重新定義成員函數(shù)，而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋(override)，或者稱為重寫。(這里我覺得要補(bǔ)充，重寫的話可以有兩種，直接重寫成員函數(shù)和重寫虛函數(shù)，只有重寫了虛函數(shù)的才能算作是體現(xiàn)了C++多態(tài)性)而重載則是允許有多個(gè)同名的函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)列表不同，允許參數(shù)個(gè)數(shù)不同，參數(shù)類型不同，或者兩者都不同。編譯器會(huì)根據(jù)這些函數(shù)的不同列表，將同名的函數(shù)的名稱做修飾，從而生成一些不同名稱的預(yù)處理函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)同名函數(shù)調(diào)用時(shí)的重載問題。但這并沒有體現(xiàn)多態(tài)性。
多態(tài)與非多態(tài)的實(shí)質(zhì)區(qū)別就是函數(shù)地址是早綁定還是晚綁定。如果函數(shù)的調(diào)用，在編譯器編譯期間就可以確定函數(shù)的調(diào)用地址，并生產(chǎn)代碼，是靜態(tài)的，就是說地址是早綁定的。而如果函數(shù)調(diào)用的地址不能在編譯器期間確定，需要在運(yùn)行時(shí)才確定，這就屬于晚綁定。
那么多態(tài)的作用是什么呢，封裝可以使得代碼模塊化，繼承可以擴(kuò)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。也就是說，不論傳遞過來的究竟是那個(gè)類的對(duì)象，函數(shù)都能夠通過同一個(gè)接口調(diào)用到適應(yīng)各自對(duì)象的實(shí)現(xiàn)方法。
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(gè)子類對(duì)象，調(diào)用相應(yīng)的虛函數(shù)，可以根據(jù)指向的子類的不同而實(shí)現(xiàn)不同的方法。如果沒有使用虛函數(shù)的話，即沒有利用C++多態(tài)性，則利用基類指針調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)的時(shí)候，將總被限制在基類函數(shù)本身，而無法調(diào)用到子類中被重寫過的函數(shù)。因?yàn)闆]有多態(tài)性，函數(shù)調(diào)用的地址將是一定的，而固定的地址將始終調(diào)用到同一個(gè)函數(shù)，這就無法實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，多種方法的目的了。
筆試的題目
#include class A { public: void foo() { printf("1"); } virtual void fuu() { printf("2"); } }; class B:public A { public: void foo() { printf("3"); } void fuu() { printf("4"); } }; int main() { A a; B b; A *p = &a; p->foo(); p->fuu(); p = &b; p->foo(); p->fuu(); return 0; } 第一個(gè)p->foo()和p->fuu()都很好理解，本身是基類指針，指向的又是基類對(duì)象，調(diào)用的都是基類本身的函數(shù)，因此輸出結(jié)果就是 1、2。
第二個(gè)p->foo()和p->fuu()則是基類指針指向子類對(duì)象，正式體現(xiàn)多態(tài)的用法，p->foo()由于指針是個(gè)基類指針，指向是一個(gè)固定偏移量的函數(shù)，因此此時(shí)指向的就只能是基類的foo()函數(shù)的代碼了，因此輸出的結(jié)果還是1。而p->fuu()指針是基類指針，指向的fuu是一個(gè)虛函數(shù)，由于每個(gè)虛函數(shù)都有一個(gè)虛函數(shù)列表，此時(shí)p調(diào)用fuu()并不是直接調(diào)用函數(shù)，而是通過虛函數(shù)列表找到相應(yīng)的函數(shù)的地址，因此根據(jù)指向的對(duì)象不同，函數(shù)地址也將不同，這里將找到對(duì)應(yīng)的子類的fuu()函數(shù)的地址，因此輸出的結(jié)果也會(huì)是子類的結(jié)果4.
筆試的題目中還有一個(gè)另類測(cè)試方法。即
B *ptr = (B *)&a; ptr->foo(); ptr->fuu();
問這兩調(diào)用的輸出結(jié)果。這是一個(gè)用子類的指針去指向一個(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為子類地址的基類對(duì)象。結(jié)果，這兩句調(diào)用的輸出結(jié)果是3，2。
并不是很理解這種用法，從原理上來解釋，由于B是子類指針，雖然被賦予了基類對(duì)象地址，但是ptr->foo()在調(diào)用的時(shí)候，由于地址偏移量固定，偏移量是子類對(duì)象的偏移量，于是即使在指向了一個(gè)基類對(duì)象的情況下，還是調(diào)用到了子類的函數(shù)，雖然可能從始到終都沒有子類對(duì)象的實(shí)例化出現(xiàn)。
而ptr->fuu()的調(diào)用，可能還是因?yàn)镃++多態(tài)性的原因，由于指向的是一個(gè)基類對(duì)象，通過虛函數(shù)列表的引用，找到了基類中foo ()函數(shù)的地址，因此調(diào)用了基類的函數(shù)。由此可見多態(tài)性的強(qiáng)大，可以適應(yīng)各種變化，不論指針是基類的還是子類的，都能找到正確的實(shí)現(xiàn)方法。
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