水煮多态

水是什么形状的？

乍一看这个问题似乎问得很没有道理，其实仔细想想，水正是自然界中“多态”的完美体现。不是么？用圆柱形容器装水，那么水就是圆柱形的；换用圆锥形容器盛之，水则又会成为圆锥形的了。在这个过程中，我们并不需要关心水是如何改变形状的，亦无需关心水在改变形状的过程中具体做了哪些事情；我们所要关心的，只是提供给它一个什么形状的容器，这就足够了。

OO（面向对象）中所谓的多态性，也正是这个道理。对于一个同名的方法（Water），我们在不同的情况（Container）下对其进行调用，那么它所完成的行为（Where_Am_I）也是不一样的。以下我将解说的，便是C++之中对于“多态”几种不同的实现形式。

函数的重载（Overload）

这儿是一个非常简单的函数max，它返回两个传入参数中较大的那一个。

int max( int a, int b )
{
    if ( a > b )
        return a;
    else
        return b;
}

相信这段代码的具体内容不用我解释了，是的，这是一段非常基本的代码。你可能会发现，这个max函数只适用于int类型的参数。那么，如果我同时还需要一个针对double类型的max，又该怎么办呢？

所幸C++语言本身提供了这一功能，它允许我们在定义函数的时候使用相同的名称——是为函数的重载。也就是说，我们可以继续定义一个double版本的max：

double max( double a, double b )
{
    if ( a > b )
        return a;
    else
        return b;
}

然后，在我们的代码中对这两个函数分别进行调用：

void f( void )
{
    int a = max( 1, 2 );
    double b = max( 1.5, 2.5 );
}

这样一来，我们无需关心调用的是哪个版本的max，编译器会自动根据我们给定的参数类型（int或double）挑选出最适当的max函数来进行调用。

模板（Template）

首先在这里说句题外话：“模板”的“模”应该如何发音？我发现，身边大多数的朋友喜欢发音为“mó”——当然我以前也是这么发音的。后来使用拼音输入法输入这个词语的时候，我才发现“模”在“模板”中应该读“mú”。字典上对“mú”音的解释为：使材料压制或浇灌成一定形状的工具。参考模板本身的特点，我觉得大抵也正是应该取“mú”音为佳。但是“mú板”又远远不及“mó板”读起来顺口，所以后来我但凡遇到这个词，一概发音为“template”。
言归正传。函数的重载的确为我们提供了很大的方便，我们不需要关心调用哪个函数，编译器会根据我们给定的参数类型挑选出最适当的函数进行调用。但是对于下面的情况，函数的重载就不是很适用了：

• 函数体代码内容基本相同。
• 需要为多个类型编写同样功能的函数。

也就是说，我们也许需要更多版本（int、double，甚至更多自定义类型，如复数complex之类）的max，但是它们的代码却无一例外的都是：

if ( a > b )
    return a;
else
    return b;

这样一来，我们需要做的事情就更倾向于一种体力劳动，而且，如是过多重复的工作也必然存在着错误的隐患。C++在这一方面，又为我们提供了一个解决方法，那就是模板。对于上面这众多版本且内容基本相同的max函数，我们只需要提供一个像下面这样函数模板即可：

template < typename T >
T max( const T& a, const T& b )
{
    if ( a > b )
        return a;
    else
        return b;
}

template是C++的关键字，表示它以下的代码块将使用模板。尖括号里面的内容称为模板参数，表示其中的T将在下面的代码模板中作为一种确定的类型使用。参数之所以使用const引用的形式，是为了避免遇到类对象的时候不必要的传值开销。在这个模板定义完毕之后，我们就可以像这样使用了：

void f( void )
{
    int a = max< int >( 1, 2 );
    double b = max< double >( 1.5, 2.5 );
}

对于这段代码，编译器会分别将int与double填充到函数模板中T所在的位置，也就是分别为max< int >和max< double >各自产生一份max函数的实体代码。这样一来，就达到了与函数重载一样的效果，但是程序员的工作量却是不可同日而语的。

虚函数（Virtual Function）

下面来以水为例，说说虚函数提供的多态表现形式。首先我们建立一个Water类，用来表示水。

class Water
{
public:
    virtual void Where_Am_I() = 0;
};

正如单独讨论水的形状没有意义一样，我们在这里当然也不能允许Water类的实例化，所以成员函数Where_Am_I被定义为了纯虚函数。下面，我们来分别定义水（Water）在瓶子（Bottle）、玻璃杯（Glass）以及湖泊（Lake）中的三种不同情况：

class Water_In_Bottle : public Water
{
public:
    virtual void Where_Am_I()
    {
        cout << "Now I'm in a bottle." << endl;
    }
};

class Water_In_Glass : public Water
{
public:
    virtual void Where_Am_I()
    {
        cout << "Now I'm in a glass." << endl;
    }
};

class Water_In_Lake : public Water
{
public:
    virtual void Where_Am_I()
    {
        cout << "Now I'm in a lake." << endl;
    }
};

这三者分别实现了成员函数Where_Am_I。然后，多态性的实现就可以通过一个指向Water的指针来完成：

void f( void )
{
    Water_In_Bottle a;
    Water_In_Glass b;
    Water_In_Lake c;

    Water *pWater[3];
    pWater[0] = &a;
    pWater[1] = &b;
    pWater[2] = &c;

    for ( int i = 0; i < 3; i++ )
    {
        pWater[i]->Where_Am_I();
    }
}

这样，程序的运行结果是：

Now I'm in a bottle.
Now I'm in a glass.
Now I'm in a lake.

好了，如你所见，我们并不需要关心pWater指向的是哪一种水，而只需要通过这个指针进行相同的调用工作，水本身就可以根据自身的所在来选择相应的行为。虚函数的多态性是非常有用的，尤其是在使用C++进行Windows程序设计的时候。考虑那些不同的窗口针对用户的相同行为而能够做出不同反应，也正是由于相应的消息响应虚函数的具体实现不同，方能达到这样的效果。

水煮多态，暂且煮到这里。这里所谈及的仅仅是C++对于多态的表现形式，而并未对文中三种技术（重载、模板、虚函数）的具体内容进行过多的解说——毕竟稍微一深入就难免会对某些技术细节进行大篇幅追究，譬如说到重载难免就会说到参数的匹配，说到模板又难免与泛型进行挂钩，到了虚函数又不能不提一下VTable的东西……在这里我一概全免，因为我的目的也就是希望通过上面几个简单的例子让诸位看官能对OO本身的多态有一个感性的认识，感谢您们的阅读。