李欣然+趙山林

摘 要： C++語言程序設(shè)計課程中，多態(tài)性分為兩類。一是靜態(tài)多態(tài)，通過函數(shù)重載實現(xiàn)，解決自定義數(shù)據(jù)類型運算問題；二是動態(tài)多態(tài)，通過虛函數(shù)實現(xiàn)，提高了程序的可擴充性。通過實例分析出利用函數(shù)重載實現(xiàn)靜態(tài)多態(tài)的方法以及利用虛函數(shù)產(chǎn)生動態(tài)多態(tài)的條件。

關(guān)鍵詞： C++語言程序設(shè)計； 靜態(tài)多態(tài)； 動態(tài)多態(tài)； 虛函數(shù)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）02-57-0

0 引言

多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的一個重要特征。從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度看，多態(tài)性分為兩類：靜態(tài)多態(tài)性和動態(tài)多態(tài)性[1]。靜態(tài)多態(tài)性是通過函數(shù)重載實現(xiàn)的。由函數(shù)重載和運算符重載形成的多態(tài)性屬于靜態(tài)多態(tài)性。動態(tài)多態(tài)性是指編譯時不能確定調(diào)用的是哪個函數(shù)，而在程序運行過程中才動態(tài)地確定具體操作對象。動態(tài)多態(tài)又稱運行時的多態(tài)性。

1 靜態(tài)多態(tài)性

靜態(tài)多態(tài)性是程序編譯時就知道調(diào)用函數(shù)的全部信息，因此，在程序編譯時系統(tǒng)就能決定要調(diào)用的是哪個函數(shù)。靜態(tài)多態(tài)性又稱編譯時的多態(tài)性。靜態(tài)多態(tài)性的函數(shù)調(diào)用速度快、效率高，但缺乏靈活性，在程序運行前就已決定了執(zhí)行的函數(shù)和方法。下面介紹靜態(tài)多態(tài)的實現(xiàn)方法。

1.1 函數(shù)重載

C++允許用同一函數(shù)名定義多個函數(shù)，這些函數(shù)的參數(shù)類型或者參數(shù)個數(shù)不同，這就是函數(shù)的重載。重載函數(shù)的參數(shù)個數(shù)，參數(shù)類型，或參數(shù)順序三者中必須至少有一種不同，函數(shù)返回值類型可以相同也可以不同。下列程序的功能是利用函數(shù)重載求兩個整數(shù)或三個整數(shù)最大數(shù)。

函數(shù)重載以后，根據(jù)實參的類型及個數(shù)決定調(diào)用哪個重載的函數(shù)。上例中實參是兩個就調(diào)用求兩個數(shù)最大值函數(shù)，同理實參是三個就調(diào)用求三個數(shù)最大值得函數(shù)。

當(dāng)幾個函數(shù)的功能是相同的或者相近的，只是參數(shù)類型或者參數(shù)個數(shù)不同，可以考慮定義函數(shù)重載。同一個函數(shù)，通過重載可以實現(xiàn)不同的功能。

1.2 運算符重載

運算符重載也屬于函數(shù)重載，解決的是自定義數(shù)據(jù)類型的運算問題。運算符重載既可以重載為類的成員函數(shù)也可以重載為類的友元函數(shù)。下列程序的功能是通過運算符重載為類的成員函數(shù)完成復(fù)數(shù)的算術(shù)運算。

C++中的運算符只能對基本數(shù)據(jù)類型進行運算。復(fù)數(shù)是一種自定義數(shù)據(jù)類型，是不能用C++提供的運算符完成算術(shù)運算的。自定義數(shù)據(jù)類型--復(fù)數(shù)類只有通過運算符重載才能利用C++已有的運算符完成運算。所以，運算符重載解決的是自定義數(shù)據(jù)類型的運算問題。同理通過對流插入運算符和流提取運算符重載可以解決自定義數(shù)據(jù)類型的輸入輸出問題。

2 動態(tài)多態(tài)性

動態(tài)多態(tài)性是指在編譯過程中不能確定調(diào)用的是哪個函數(shù)，只有在程序運行過程中才能確定調(diào)用具體函數(shù)的過程。它又稱運行時的多態(tài)性。動態(tài)多態(tài)性是通過虛函數(shù)（ virtual function）實現(xiàn)的。面向?qū)ο髮崿F(xiàn)動態(tài)多態(tài)應(yīng)滿足三個條件。首先，動態(tài)關(guān)聯(lián)必須存在于類的繼承結(jié)構(gòu)中，也就是說有基類有派生類。其次，基類中某一成員函數(shù)被定義為虛函數(shù)，且該虛函數(shù)在派生類中有不同的實現(xiàn)。第三，利用指針或引用調(diào)用該虛函數(shù)才能產(chǎn)生動態(tài)關(guān)聯(lián)。

下列程序的功能是通過虛函數(shù)完成動態(tài)關(guān)聯(lián)。

上例中p1. Area（）是通過對象名調(diào)用虛函數(shù)產(chǎn)生靜態(tài)關(guān)聯(lián)，對象名調(diào)用的是自己所屬類的虛函數(shù)。fun（rect）調(diào)用的是派生類的Area（）函數(shù)，而fun（p1）調(diào)用的是基類的Area（）函數(shù)。通過指針或引用調(diào)用虛函數(shù)才能產(chǎn)生動態(tài)關(guān)聯(lián)。

3 結(jié)論

本文分析了《C++語言程序設(shè)計》課程中多態(tài)問題。多態(tài)分為靜態(tài)多態(tài)和動態(tài)多態(tài)。通過實例分析出靜態(tài)多態(tài)的特點和作用，以及靜態(tài)多態(tài)的實現(xiàn)方法。通過實例分析出動態(tài)多態(tài)的特征，以及實現(xiàn)動態(tài)關(guān)聯(lián)的條件。幫助讀者理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本特征-----多態(tài)的含義和作用。

參考文獻（Reference）：

[1] 譚浩強.C++程序設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社，2015.

[2] 鄭莉.C++語言程序設(shè)計（第4版）[M].清華大學(xué)出版社，2011.

[3] 錢能.C++程序設(shè)計教程設(shè)計思想與實現(xiàn)[M].清華大學(xué)出版

社，2009.

[4] 姚林.C++程序設(shè)計[M].人民郵電出版社，2011.