2016計算機二級考試輔導：C++多態性基本概念講述

前幾天筆試的時候碰到考C++多態性的題目，因為不是自己的專業不是純做軟件開發，C++學習不是很好，做得有點混亂。回來以後立刻查了相關資料，大概明白了一點，可能以後解題的時候不會亂了。

　　先摘下一些網上的書上的基本概念。

多態性可以簡單地概括為“一個接口，多種方法”，程序在運行時才決定調用的函數，它是面向對象編程領域的核心概念。多態(polymorphisn)，字面意思多種形狀。

C++多態性是通過虛函數來實現的，虛函數允許子類重新定義成員函數，而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋(override)，或者稱為重寫。(這裏我覺得要補充，重寫的話可以有兩種，直接重寫成員函數和重寫虛函數，只有重寫了虛函數的才能算作是體現了C++多態性)而重載則是允許有多個同名的函數，而這些函數的參數列表不同，允許參數個數不同，參數類型不同，或者兩者都不同。編譯器會根據這些函數的不同列表，將同名的函數的名稱做修飾，從而生成一些不同名稱的預處理函數，來實現同名函數調用時的重載問題。但這並沒有體現多態性。

多態與非多態的實質區別就是函數地址是早綁定還是晚綁定。如果函數的調用，在編譯器編譯期間就可以確定函數的調用地址，並生產代碼，是靜態的，就是説地址是早綁定的。而如果函數調用的地址不能在編譯器期間確定，需要在運行時才確定，這就屬於晚綁定。

那麼多態的作用是什麼呢，封裝可以使得代碼模塊化，繼承可以擴展已存在的代碼，他們的目的都是為了代碼重用。而多態的目的則是為了接口重用。也就是説，不論傳遞過來的究竟是那個類的對象，函數都能夠通過同一個接口調用到適應各自對象的實現方法。

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子類對象，調用相應的虛函數，可以根據指向的子類的不同而實現不同的方法。如果沒有使用虛函數的話，即沒有利用C++多態性，則利用基類指針調用相應的函數的時候，將總被限制在基類函數本身，而無法調用到子類中被重寫過的函數。因為沒有多態性，函數調用的地址將是一定的，而固定的地址將始終調用到同一個函數，這就無法實現一個接口，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，指向的又是基類對象，調用的都是基類本身的函數，因此輸出結果就是 1、2。

第二個p->foo()和p->fuu()則是基類指針指向子類對象，正式體現多態的用法，p->foo()由於指針是個基類指針，指向是一個固定偏移量的函數，因此此時指向的就只能是基類的foo()函數的代碼了，因此輸出的結果還是1。而p->fuu()指針是基類指針，指向的fuu是一個虛函數，由於每個虛函數都有一個虛函數列表，此時p調用fuu()並不是直接調用函數，而是通過虛函數列表找到相應的函數的地址，因此根據指向的對象不同，函數地址也將不同，這裏將找到對應的子類的()函數的地址，因此輸出的結果也會是子類的結果4.

　　筆試的題目中還有一個另類測試方法。即

B *ptr = (B *)&a; ptr->foo(); ptr->fuu();

問這兩調用的輸出結果。這是一個用子類的指針去指向一個強制轉換為子類地址的基類對象。結果，這兩句調用的輸出結果是3，2。

並不是很理解這種用法，從原理上來解釋，由於B是子類指針，雖然被賦予了基類對象地址，但是ptr->foo()在調用的時候，由於地址偏移量固定，偏移量是子類對象的偏移量，於是即使在指向了一個基類對象的情況下，還是調用到了子類的函數，雖然可能從始到終都沒有子類對象的實例化出現。

而ptr->fuu()的調用，可能還是因為C++多態性的原因，由於指向的是一個基類對象，通過虛函數列表的引用，找到了基類中foo ()函數的地址，因此調用了基類的函數。由此可見多態性的強大，可以適應各種變化，不論指針是基類的還是子類的，都能找到正確的實現方法。