多态指同一接口表现出不同行为,c++通过虚函数、重写和基类指针实现,允许运行时调用对应对象的函数;纯虚函数定义接口,构成抽象类,强制派生类实现,提升程序扩展性与维护性。

多态是C++面向对象编程的三大核心特性之一,另外两个是封装和继承。简单来说,多态指的是同一接口可以表现出不同的行为,也就是说,同一个函数调用可以根据对象的不同而执行不同的实现。
多态的基本概念
在C++中,多态允许基类的指针或引用在运行时指向派生类的对象,并根据实际对象类型调用相应的函数。这种机制让程序具有更好的扩展性和可维护性。
举个例子:有一个基类 Shape,它有一个虚函数 draw(),两个派生类 Circle 和 Rectangle 都重写了这个函数。当我们通过基类指针调用 draw() 时,程序会自动调用对应对象的实际版本。
多态的实现方式
C++中的多态主要通过以下机制实现:
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- 虚函数(Virtual function):在基类中使用 virtual 关键字声明函数,表示该函数可以在派生类中被重写。
- 重写(Override):派生类提供与基类虚函数同名、同参数列表的函数实现。
- 基类指针或引用:使用基类类型的指针或引用指向派生类对象,从而实现统一接口调用不同实现。
示例代码:
#include <iostream><br>using namespace std; <p>class Shape { public: virtual void draw() { cout << "Drawing a shape" << endl; } };</p><p>class Circle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a circle" << endl; } };</p><p>class Rectangle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a rectangle" << endl; } };</p><p>int main() { Shape<em> s1 = new Circle(); Shape</em> s2 = new Rectangle();</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>s1->draw(); // 输出: Drawing a circle s2->draw(); // 输出: Drawing a rectangle delete s1; delete s2; return 0;
}
纯虚函数与抽象类
有时候我们希望基类中的某个函数没有具体实现,只是作为接口存在。这时可以使用纯虚函数:
class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数 };
包含纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化对象。只有当派生类实现了所有纯虚函数后,才能创建该类的对象。这种方式强制派生类提供特定行为,增强了程序的设计约束。
基本上就这些。多态让C++程序更灵活,适合处理具有共性但行为各异的对象集合。掌握虚函数、重写和抽象类的使用,是写出高质量面向对象代码的关键。不复杂但容易忽略细节,比如记得把析构函数设为虚函数,避免资源泄漏。


