c++ 类的多态

1. 何为多态

    多态(polymorphisn)，即多种不同的形态。在c++中，指一般的函数或类的接口，在运行时，因为外部的因素变化，执行不同的过程，产生不同的结果。

   (1) 编译时绑定。

         这是函数重载实现多态的情况。多个函数有相同的名字，不过参数和返回值不同，在编译时函数名称和调用地址就已经确定。运行时，依据函数名和参数确定调用哪个接口。

   (2) 运行时绑定

         这是类的接口实现多态的情况。基类和子类中的接口名称和参数完全一致，编译时接口的名称和调用地址的关系并不确定，运行时，依据类的具体类型来确定调用哪个接口。

   后面仅对类实现多态的情况进行解析

2. 多态的作用

   (1). 通过一个接口，实现不同的功能。

         定义基类的接口为虚函数，子类继承此接口，并各自实现此接口。指向子类的基类指针，执行基类的接口调用，便可以调用子类的接口实现实现，不用太多改变，就可以进行  功能的扩展。

         譬如对于游戏的后端而言，在一个处理逻辑的主循环中，一个基类的指针顺序调用其三个接口 on_init()，on_active()，on_finish()，通过传入不同的子类指针，就可以调用实现不同的功能。

        要进行功能扩展时，只需要实现一个child继承至base，并实现on_init， on_active，on_finish，并注册一个的消息ID与此类关联即可。

class base {public:virtual on_init();virtual on_active();virtual on_finish();};class child_1:public base(){public:virtual on_init();virtual on_active();virtual on_finish();};class child_2:public base(){public:virtual on_init();virtual on_active();virtual on_finish();};base* p = NULL;// 待处理的消息// 设置两个消息，1、2// 分别对应child_1的处理和child_2的处理vector<int> msg;msg.push_back(1);msg.push_back(2);int msg_count = msg.size();// 消息ID和处理类的关联map<int, base*> msg_child;// 注册消息ID与处理类的关联msg_child.insert(make_pair(1, new child_1()));msg_child.insert(make_pair(2, new child_2()));map<int, base*>::iterator it;while(msg_count--){// 消息与对应的处理类it = msg_child.find(msg[msg_count]);....p = it->second;// 子类的处理过程if(p){p->on_init();...p->on_active();...p->on_finish();...}...}

3. 多态的实现

   c++类的多态，通过如下方式来实现：

   （1）定义一个基类，并声明某个接口为虚函数，用 virtual 修饰。

   （2）定义一个子类，public 继承此基类，并重新实现基类中的虚函数接口，参数、返回值必须一致。

   （3）定义一个基类的指针，赋予基类或子类的值，调用声明为虚函数的接口（或通过引用）。

   一个技术点

     基类中声明为虚函数的接口，子类中此接口自动为虚函数，无需显示声明。基类及其子类以及子类的子类的这个接口，都将具有多态性。

#include <stdlib.h>#include <iostream>using namespace std;class fruit{public:virtual void name(){cout << "----fruit----" << endl;}};class orange:public fruit{public:void name(){cout << "----orange----" << endl;}};class orange_yichang:public orange{public:void name(){cout << "----orange_yichang----" << endl;}};int main(int argc, char **argv){fruit FRUIT;orange ORANGE;orange_yichang ORANGE_YICHANG;fruit *test = NULL;orange *orange_test = NULL;test = &FRUIT;test->name();test = &ORANGE;test->name();test = &ORANGE_YICHANG;test->name();orange_test = &ORANGE_YICHANG;orange_test->name();return 0;}

上例中，基类 fruit，接口 name 声明为虚函数。子类 orange 继承至 fruit，orange_yichang 继承至orange。 

执行结果如下。可见，虽然子类 orange 的接口 name 未显示声明为虚函数，但 orange_yichang 的 name 接口也具有多态行。

4. 多态的几个实现要点，不满足时的验证。

（1）接口未声明为虚函数。   

#include <stdlib.h>#include <iostream>using namespace std;class fruit{public:void name(){cout << "------class fruit-------" << endl; }};class orange:public fruit{public:void name(){cout << "------class orange-------" << endl; }};int main(int argc, char **argv){fruit FRUIT;orange ORANGE;fruit *test = NULL;test = &FRUIT;cout << "Point to Fruit";test->name();test = &ORANGE;cout << "Point to Orange"; test->name();return 0;}

执行结果如下。可见虽然基类指针指向的是不同的对象，但调用的接口并没有多态性，都只调用了基类的接口。

（2）非 public 继承

#include <stdlib.h>#include <iostream>using namespace std;class fruit{public:void name(){cout << "------class fruit-------" << endl; }};class orange: private fruit{public:void name(){cout << "------class orange-------" << endl; }};int main(int argc, char **argv){fruit FRUIT;orange ORANGE;fruit *test = NULL;test = &FRUIT;cout << "Point to Fruit";test->name();test = &ORANGE;cout << "Point to Orange";test->name();return 0;}

编译时的错误如下。由于采用了private继承的方式，基类的所有成员和接口转为private的类型。子类的实例化对象，无法访问基类对象，所以无法进行指针的转换。

（3）定义子类的指针，将基类和子类的指针赋予它，调用动态接口

#include <stdlib.h>#include <iostream>using namespace std;class fruit{public:virtual void name(){cout << "------class fruit-------" << endl; }};class orange:public fruit{public:virtual void name(){cout << "------class orange-------" << endl; }};int main(int argc, char **argv){fruit FRUIT;orange ORANGE;orange *test = NULL;test = &FRUIT;cout << "Point to Fruit";test->name();test = &ORANGE;cout << "Point to Orange";test->name();return 0;}

编译结果如下。不能将基类对指针转换为子类指针，因为子类对象一般比基类对象要大，所以这种转换可能会造成访问越界，这大概是编译器报错的原因吧。

暂时更新到这，后续有新想法了再更新。