C++学习之多态的使用详解

什么是多态

多态是C++中一个非常重要的概念，指在父类中定义的某个函数使用不同的子类对象调用时，会产生不同的行为。因此，多态可以让程序更加灵活，面向对象更加强大。多态实现的方式有两种：虚函数和模板。

虚函数实现多态

虚函数就是在父类中定义一个函数为虚函数，所有子类中可以重新定义这个函数，而且在调用这个函数时，实际调用的是子类中的函数。以下是一个示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal {
public:
    virtual void say() {
        cout << "I am an animal." << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void say() {
        cout << "I am a cat." << endl;
    }
};

int main() {
    Animal *animal = new Animal();
    Animal *cat = new Cat();

    animal->say();  // 输出："I am an animal."
    cat->say();     // 输出："I am a cat."

    delete cat;
    delete animal;
    return 0;
}

在上述代码中，Animal是一个基类，Cat是它的一个子类，Animal中定义了一个虚函数say()，Cat中重定义了这个函数。在main()函数中，我们首先创建了一个Animal类型的对象和一个Cat类型的对象，然后分别调用它们的say()方法，最后再释放内存。运行程序可以看到，通过Animal类型的指针来调用say()方法时，调用的是父类的say()方法；通过Cat类型的指针来调用say()方法时，调用的是子类的say()方法。这便体现了多态的特性。

模板实现多态

除了虚函数，我们还可以使用模板实现多态。模板是C++中非常强大的一个特性，它可以支持泛型编程。接下来我们通过一个示例来说明模板实现多态的原理。

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
void say(T t) {
    cout << "I am a " << t << "." << endl;
}

int main() {
    say("cat");
    say(123);
    say(3.14);

    return 0;
}

在上述代码中，我们定义了一个模板函数say()，其中T是模板参数。在main()函数中，我们分别调用了say()函数并传入了不同的参数，即字符串、整数和浮点数。运行程序可以看到，say()函数输出了相应的信息。

这里我们可以发现，模板say()函数的类型并不确定，它可以接受任意类型的参数，因此可以实现多态的效果。这就是模板实现多态的原理。

总结

多态是C++中一个非常重要的概念。虚函数和模板是实现多态的两种方式。对于虚函数，它是通过在父类中定义虚函数然后在子类中重新定义来实现的；对于模板，它是通过支持泛型来实现的。虽然实现方式不同，但它们都可以让程序更加灵活、面向对象更加强大。