c++多态 polymorphism

函数多态【重载】

也就是我们常说的函数重载（function overloading）。基于不同的参数列表，同一个函数名字可以指向不同的函数定义：

// overload_poly.cpp

#include <iostream>
#include <string>

// 定义两个重载函数

int my_add(int a, int b)
{
return a + b;
}

int my_add(int a, std::string b)
{
return a + atoi(b.c_str());
}

int main()
{
int i = my_add(1, 2); // 两个整数相加
int s = my_add(1, "2"); // 一个整数和一个字符串相加
std::cout << "i = " << i << "/n";
std::cout << "s = " << s << "/n";
}

根据参数列表的不同（类型、个数或兼而有之），my_add(1, 2)和my_add(1, "2")被分别编译为对my_add(int, int)和my_add(int, std::string)的调用。实现原理在于编译器根据不同的参数列表对同名函数进行名字重整，而后这些同名函数就变成了彼此不同的函数。比方说，也许某个编译器会将my_add()函数名字分别重整为my_add_int_int()和my_add_int_str()。

动态多态

这就是众所周知的的多态。现代面向对象语言对这个概念的定义是一致的。其技术基础在于继承机制和虚函数。例如，我们可以定义一个抽象基类Vehicle和两个派生于Vehicle的具体类Car和Airplane：

// dynamic_poly.h

#include <iostream>

// 公共抽象基类Vehicle
class Vehicle
{
public:
virtual void run() const = 0;
};

// 派生于Vehicle的具体类Car
class Car: public Vehicle
{
public:
virtual void run() const
{
std::cout << "run a car/n";
}
};

// 派生于Vehicle的具体类Airplane
class Airplane: public Vehicle
{
public:
virtual void run() const
{
std::cout << "run a airplane/n";
}
};
客户程序可以通过指向基类Vehicle的指针（或引用）来操纵具体对象。通过指向基类对象的指针（或引用）来调用一个虚函数，会导致对被指向的具体对象之相应成员的调用：

// dynamic_poly_1.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include "dynamic_poly.h"

// 通过指针run任何vehicle
void run_vehicle(const Vehicle* vehicle)
{
vehicle->run(); // 根据vehicle的具体类型调用对应的run()
}

int main()
{
Car car;
Airplane airplane;
run_vehicle(&car); // 调用Car::run()
run_vehicle(&airplane); // 调用Airplane::run()
}

此例中，关键的多态接口元素为虚函数run()。由于run_vehicle()的参数为指向基类Vehicle的指针，因而无法在编译期决定使用哪一个版本的run()。在运行期，为了分派函数调用，虚函数被调用的那个对象的完整动态类型将被访问。这样一来，对一个Car对象调用run_vehicle()，实际上将调用Car::run()，而对于Airplane对象而言将调用Airplane::run()。
或许动态多态最吸引人之处在于处理异质对象集合的能力：

// dynamic_poly_2.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include "dynamic_poly.h"

// run异质vehicles集合
void run_vehicles(const std::vector<Vehicle*>& vehicles)
{
for (unsigned int i = 0; i < vehicles.size(); ++i)
{
vehicles[i]->run(); // 根据具体vehicle的类型调用对应的run()
}
}

int main()
{
Car car;
Airplane airplane;
std::vector<Vehicle*> v; // 异质vehicles集合
v.push_back(&car);
v.push_back(&airplane);
run_vehicles(v); // run不同类型的vehicles
}
在run_vehicles()中，vehicles[i]->run()依据正被迭代的元素的类型而调用不同的成员函数。这从一个侧面体现了面向对象编程风格的优雅。

附：

从上述函数run_vehicle和run_vehicles，可以思考一下多态的作用到底是什么？这里给出一个说法是“接口重用”。run_vehicle函数接受的参数是父类Vehicle的指针，而实际传给它的都是Vehicle的子类对象。多态性是允许你将父对象设置成为一个或多个它的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋给它的子对象以不同的方式运作。这里的函数run_vehicle和run_vehicles即是重用的接口。