什么是多态？面向对象中对多态的理解

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什么是多态

多态（Polymorphism）是面向对象编程（OOP）中的一个核心概念，它允许对象以多种形式出现。多态性使得同一个接口可以用于不同的数据类型，从而使得代码更加灵活和可扩展。

简单来说，多态就是一个接口，一个类，一个抽象类，一个类里面的方法，不同类的同一个方法，都可以有多种实现，这个在面向对象里面，就对应着继承、重载、重写等具体的方式。

多态的优点优点：

• 灵活性：多态性允许同一个接口用于不同的对象，从而使得代码更加灵活。
• 可扩展性：可以在不修改现有代码的情况下，通过添加新的类来扩展程序的功能。
• 代码重用：通过多态性，可以编写更加通用和可重用的代码。

多态性是面向对象编程中的一个重要特性，它允许对象以多种形式出现，从而使得代码更加灵活和可扩展。通过编译时多态（如函数重载和运算符重载）和运行时多态（如虚函数和接口），可以实现不同的多态性行为。

多态的类型

多态性主要分为两种类型：

• 编译时多态（静态多态）：
  • 函数重载（Function Overloading）：同一个函数名可以有不同的参数列表，从而实现不同的功能。
  • 运算符重载（Operator Overloading）：允许用户定义或重定义运算符的行为。
• 运行时多态（动态多态）：
  • 虚函数（Virtual Functions）：通过基类指针或引用调用派生类的函数，实现动态绑定。
  • 接口和抽象类：通过接口或抽象类定义统一的接口，不同的类可以实现这些接口，从而实现多态性。

编译时多态的例子

函数重载

#include <iostream>

class Print {
public:
    void show(int i) {
        std::cout << "Integer: " << i << std::endl;
    }

    void show(double d) {
        std::cout << "Double: " << d << std::endl;
    }

    void show(const std::string& s) {
        std::cout << "String: " << s << std::endl;
    }
};

int main() {
    Print p;
    p.show(5);          // 输出: Integer: 5
    p.show(3.14);       // 输出: Double: 3.14
    p.show("Hello");    // 输出: String: Hello

    return 0;
}

运算符重载

#include <iostream>

class Complex {
public:
    double real, imag;

    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

    Complex operator + (const Complex& other) {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }

    void display() {
        std::cout << real << " + " << imag << "i" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3.0, 4.0), c2(1.0, 2.0);
    Complex c3 = c1 + c2;
    c3.display();  // 输出: 4 + 6i

    return 0;
}

运行时多态的例子

虚函数

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base class show function" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        std::cout << "Derived class show function" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr;
    Derived derivedObj;
    basePtr = &derivedObj;

    basePtr->show(); // 输出: Derived class show function

    return 0;
}

接口和抽象类

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Circle" << std::endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Square" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shape1 = new Circle();
    Shape* shape2 = new Square();

    shape1->draw(); // 输出: Drawing Circle
    shape2->draw(); // 输出: Drawing Square

    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}