详解C++ 多态的实现及原理

1. 什么是多态

多态是面向对象编程中一个关键的概念，指的是同一个函数在不同情况下有不同的表现形式。这种能力被称为“多态性”。

在C++中，多态有两种实现方式，一种是函数重载，另一种是虚函数。

2. 函数重载的多态实现方式

函数重载是指在同一个作用域内，对于同一个函数名，可以定义多个函数，这些函数具有不同的参数列表。在调用这个函数时，根据传递的参数类型和数量，选择调用对应的函数。

下面的示例说明了函数重载的多态实现方式：

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int x) {
    cout << "This is an integer: " << x << endl;
}

void func(double x) {
    cout << "This is a double: " << x << endl;
}

int main() {
    func(3);
    func(3.14);
    return 0;
}

在上面的示例中，func函数被重载为两个版本，一个是处理int类型参数的版本，另一个是处理double类型参数的版本。在main函数中调用func函数时，传递的参数分别是整数3和浮点数3.14，根据参数类型的不同，选择调用对应的函数。这种方式就实现了函数的多态性。

3. 虚函数的多态实现方式

虚函数方式是C++中实现运行时多态的一种机制。虚函数是在基类中声明过的，被子类重写的函数。如果在基类中声明一个函数为虚函数，则此函数在运行时，会根据实际对象的类型，动态地绑定到正确的函数上，实现多态性。

下面的示例说明了虚函数的多态实现方式：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void func() {
        cout << "This is the Base class." << endl;
    }
};

class Derived1 : public Base {
public:
    void func() override {
        cout << "This is the Derived1 class." << endl;
    }
};

class Derived2 : public Base {
public:
    void func() override {
        cout << "This is the Derived2 class." << endl;
    }
};

int main() {
    Base* base_ptr;
    Derived1 derived1_obj;
    Derived2 derived2_obj;

    base_ptr = &derived1_obj;
    base_ptr->func();

    base_ptr = &derived2_obj;
    base_ptr->func();

    return 0;
}

在上面的示例中，Base类中声明了一个名为func的虚函数，在两个派生类Derived1和Derived2中重写了这个函数。在程序中，定义了一个基类指针base_ptr，通过指针base_ptr分别指向Derived1和Derived2对象，并调用它们的func函数。当调用虚函数时，会根据对象的实际类型，动态地选择正确的函数。这种方式也实现了多态性。