C++ 多态

多态这个词的意思是具有多种形式。通常，当存在类层次结构并且它们通过继承相关时，就会发生多态。

C++ 多态意味着对成员函数的调用将导致执行不同的函数，具体取决于调用该函数的对象的类型。

考虑以下示例，其中基类已被其他两个类派生：

#include <iostream> 
using namespace std;
 
class Shape {
   protected:
      int width, height;
      
   public:
      Shape( int a = 0, int b = 0){
         width = a;
         height = b;
      }
      int area() {
         cout << "Parent class area :" << width * height << endl;
         return width * height;
      }
};
class Rectangle: public Shape {
   public:
      Rectangle( int a = 0, int b = 0):Shape(a, b) { }
      
      int area () { 
         cout << "Rectangle class area :" << width * height << endl;
         return (width * height); 
      }
};

class Triangle: public Shape {
   public:
      Triangle( int a = 0, int b = 0):Shape(a, b) { }
      
      int area () { 
         cout << "Triangle class area :" << (width * height)/2 << endl;
         return (width * height / 2); 
      }
};

// Main function for the program
int main() {
   Shape *shape;
   Rectangle rec(10,7);
   Triangle  tri(10,5);

   // store the address of Rectangle
   shape = &rec;
   
   // call rectangle area.
   shape->area();

   // store the address of Triangle
   shape = &tri;
   
   // call triangle area.
   shape->area();
   
   return 0;
}

当编译并执行上述代码时，会产生以下结果：

Parent class area :70
Parent class area :50

输出错误的原因是 area() 函数的调用在编译时被设置为基类中定义的版本。这称为函数调用的静态解析或静态链接 - 函数调用在程序执行之前就已经确定。这有时也称为早期绑定，因为 area() 函数是在程序编译期间设置的。

但是现在，让我们对程序稍作修改，并在 Shape 类中 area() 的声明前加上关键字virtual，使其如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

class Shape {
   protected:
      int width, height;

   public:
      Shape( int a = 0, int b = 0){
         width = a;
         height = b;
      }
      virtual int area() {
         cout << "Parent class area :" << width * height << endl;
         return width * height;
      }
};
class Rectangle: public Shape {
   public:
      Rectangle( int a = 0, int b = 0):Shape(a, b) { }

      int area () {
         cout << "Rectangle class area :" << width * height << endl;
         return (width * height);
      }
};

class Triangle: public Shape {
   public:
      Triangle( int a = 0, int b = 0):Shape(a, b) { }

      int area () {
         cout << "Triangle class area :" << (width * height)/2 << endl;
         return (width * height / 2);
      }
};

// Main function for the program
int main() {
   Shape *shape;
   Rectangle rec(10,7);
   Triangle  tri(10,5);

   // store the address of Rectangle
   shape = &rec;

   // call rectangle area.
   shape->area();

   // store the address of Triangle
   shape = &tri;

   // call triangle area.
   shape->area();

   return 0;
}

经过此微小的修改后，当编译并执行之前的示例代码时，会产生以下结果：

Rectangle class area :70
Triangle class area :25

这次，编译器查看指针的内容而不是它的类型。因此，由于 *shape 中存储了 tri 和 rec 类对象的地址，因此会调用相应的 area() 函数。

如您所见，每个子类都有 area() 函数的单独实现。这就是多态通常的使用方式。您有不同的类具有相同名称的函数，甚至相同参数，但实现不同。

虚函数

虚函数是基类中使用关键字virtual声明的函数。在基类中定义一个虚函数，并在派生类中定义另一个版本，这向编译器发出信号，表明我们不希望对该函数进行静态链接。

我们想要的是，在程序的任何给定点上调用的函数的选择基于为其调用该函数的对象的类型。这种操作称为动态链接或后期绑定。

纯虚函数

您可能希望在基类中包含一个虚函数，以便可以在派生类中重新定义它以适应该类的对象，但是您无法在基类中为该函数提供有意义的定义。

我们可以将基类中的虚函数 area() 更改为：

class Shape {
   protected:
      int width, height;

   public:
      Shape(int a = 0, int b = 0) {
         width = a;
         height = b;
      }
      
      // pure virtual function
      virtual int area() = 0;
};

= 0 告诉编译器该函数没有主体，并且上面的虚函数将被称为纯虚函数。

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