C++ 静多态与动多态

多态是指通过单一的标识支持不同的特定行为的能力。

C++中有两种多态，称为动多态（运行期多态）和静多态（编译期多态），而静多态主要通过模板来实现，宏也是实现静多态的一种途径。

动多态在C++中是通过虚函数实现的，即在基类中存在一些接口（一般为纯虚函数），子类必须重载这些接口。这样通过使用基类的指针或者引用指向子类的对象，就可以实现调用子类对应的函数的功能。动多态的函数调用机制是执行期才能进行确定，所以它是动态的。

#include <iostream> 
using namespace std;

class shape 
{ 
public: 
    virtual void draw() = 0; 
};

class line : public shape 
{ 
public: 
    void draw() 
    { 
        cout << "line is drawing!" << endl; 
    } 
};

class circle : public shape 
{ 
public: 
    void draw() 
    { 
        cout << "circle is drawing!" << endl; 
    } 
};

int main() 
{ 
    shape* pLine = new line; 
    shape* pCircle = new circle;

//     line line; 
//     circle circl; 
//     
//     shape& referenceLine = line;    //引用 
//     shape& referenceCircl = circl; 
// 
//     referenceLine.draw(); 
//     referenceCircl.draw();

    pLine->draw(); 
    pCircle->draw(); 
    if( pCircle ) delete pCircle ; 
    if( pLine ) delete pLine ; 
    return 0; 
}

静多态是采用模板机制实现的，没用基类，因此也不用进行绑定。它不采用虚函数机制，所以所有调用在编译期就可确定，因此它是静态的。

#include <iostream> 
using namespace std;

class line 
{ 
public: 
    void draw() 
    { 
        cout << "line is drawing!" << endl; 
    } 
};

class circle 
{ 
public: 
    void draw() 
    { 
        cout << "circle is drawing!" << endl; 
    } 
};

template<typename T> 
void drawShape(T & shape) 
{ 
    shape.draw(); 
}

int main() 
{ 
    line lining; 
    circle circling; 
    drawShape( lining ); 
    drawShape( circling );

    return 0; 
}

动多态的实现要通过虚函数，会产生虚表和虚指针，占用较多的空间，动多态需要在运行期进行绑定，所花费的时间较静多态多。

  优点：能处理异类集合（容器中存储基类指针即可）、可执行代码比较小（只需一个多态函数）、可以完全编译而不需要发布源码。
  缺点：不能提前检查类型的安全性（如向容器中插入错误类型的对象）、性能低（有层层继承）、耦合性高（继承的耦合性高于组合）。

静多态在空间和时间上都比动多态表现的好，因此在其他的条件相同的情况下，应该更多的使用静多态。但是静多态也有一些缺点，如它不能够处理异类的集合，也没有动多态灵活。并且现在大部分编译器不支持模板的分离编译，因此要将声明和实现写在一个文件中，这样会暴露更多的细节。

优点：具体类可以只实现需要的接口、生成代码性能高（无需通过指针的间接调用，非虚函数具有更多的内联机会）、有更好的类型安全性（类型在编译期就进行检查）、耦合性低（各个类相互独立）、集合的元素类型不再局限于指针。
缺点：不能处理异类集合、可执行代码比较大（代码膨胀）、模板库源码需要发布、对模板实参类型有约束（比如需要该类型实现了operator<）。

到底用动多态还是静多态，应该根据情况综合考虑决定。我们也可以结合动多态和静多态来获得一个很好的效率和灵活性。