多態性,這個面向對象編程領域的核心概念,本身的內容博大精深,要以一文說清楚實在是不太可能。加之作者本人也還在不斷學習中,水平有限。因此本文只能描一下多態的輪廓,使讀者能夠了解個大概。如果有描的不準的地方,歡迎指出,或與作者探討(作者Email:nicrosoft@sunistudio.com)
首先,什么是多態(Polymorphisn)?按字面的意思就是“多種形狀”。我手頭的書上沒有找到一個多態的理論性的概念的描述。暫且引用一下Charlie Calverts的對多態的描述吧——多態性是允許你將父對象設置成為和一個或更多的他的子對象相等的技術,賦值之后,父對象就可以根據當前賦值給它的子對象的特性以不同的方式運作(摘自“Delphi4 編程技術內幕”)。簡單的說,就是一句話:允許將子類類型的指針賦值給父類類型的指針。多態性在Object Pascal和C++中都是通過虛函數(Virtual Function)實現的。
好,接著是“虛函數”(或者是“虛方法”)。虛函數就是允許被其子類重新定義的成員函數。而子類重新定義父類虛函數的做法,稱為“覆蓋”(override),或者稱為“重寫”。
這里有一個初學者經常混淆的概念。覆蓋(override)和重載(overload)。上面說了,覆蓋是指子類重新定義父類的虛函數的做法。而重載,是指允許存在多個同名函數,而這些函數的參數表不同(或許參數個數不同,或許參數類型不同,或許兩者都不同)。其實,重載的概念并不屬于“面向對象編程”,重載的實現是:編譯器根據函數不同的參數表,對同名函數的名稱做修飾,然后這些同名函數就成了不同的函數(至少對于編譯器來說是這樣的)。如,有兩個同名函數:function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么編譯器做過修飾后的函數名稱可能是這樣的:int_func、str_func。對于這兩個函數的調用,在編譯器間就已經確定了,是靜態的(記住:是靜態)。也就是說,它們的地址在編譯期就綁定了(早綁定),因此,重載和多態無關!真正和多態相關的是“覆蓋”。當子類重新定義了父類的虛函數后,父類指針根據賦給它的不同的子類指針,動態(記住:是動態!)的調用屬于子類的該函數,這樣的函數調用在編譯期間是無法確定的(調用的子類的虛函數的地址無法給出)。因此,這樣的函數地址是在運行期綁定的(晚邦定)。結論就是:重載只是一種語言特性,與多態無關,與面向對象也無關!
引用一句Bruce Eckel的話:“不要犯傻,如果它不是晚邦定,它就不是多態。”
那么,多態的作用是什么呢?我們知道,封裝可以隱藏實現細節,使得代碼模塊化;繼承可以擴展已存在的代碼模塊(類);它們的目的都是為了——代碼重用。而多態則是為了實現另一個目的——接口重用!而且現實往往是,要有效重用代碼很難,而真正最具有價值的重用是接口重用,因為“接口是公司最有價值的資源。設計接口比用一堆類來實現這個接口更費時間。而且接口需要耗費更昂貴的人力的時間。”
其實,繼承的為重用代碼而存在的理由已經越來越薄弱,因為“組合”可以很好的取代繼承的擴展現有代碼的功能,而且“組合”的表現更好(至少可以防止“類爆炸”)。因此筆者個人認為,繼承的存在很大程度上是作為“多態”的基礎而非擴展現有代碼的方式了。
什么是接口重用?我們舉一個簡單的例子,假設我們有一個描述飛機的基類(Object Pascal語言描述,下同):
type
plane = class
public
procedure fly(); virtual; abstract; //起飛純虛函數
procedure land(); virtual; abstract; //著陸純虛函數
function modal() : string; virtual; abstract; //查尋型號純虛函數
end;
然后,我們從plane派生出兩個子類,直升機(copter)和噴氣式飛機(jet):
copter = class(plane)
private
fModal : String;
public
constructor Create();
destructor Destroy(); override;
procedure fly(); override;
procedure land(); override;
function modal() : string; override;
end;
jet = class(plane)
private
fModal : String;
public
constructor Create();
destructor Destroy(); override;
procedure fly(); override;
procedure land(); override;
function modal() : string; override;
end;
現在,我們要完成一個飛機控制系統,有一個全局的函數 plane_fly,它負責讓傳遞給它的飛機起飛,那么,只需要這樣:
procedure plane_fly(const pplane : plane);
begin
pplane.fly();
end;
就可以讓所有傳給它的飛機(plane的子類對象)正常起飛!不管是直升機還是噴氣機,甚至是現在還不存在的,以后會增加的飛碟。因為,每個子類都已經定義了自己的起飛方式。
可以看到 plane_fly函數接受參數的是 plane類對象引用,而實際傳遞給它的都是 plane的子類對象,現在回想一下開頭所描述的“多態”:多態性是允許你將父對象設置成為和一個或更多的他的子對象相等的技術,賦值之后,父對象就可以根據當前賦值給它的子對象的特性以不同的方式運作。
很顯然,parent = child; 就是多態的實質!因為直升機“是一種”飛機,噴氣機也“是一種”飛機,因此,所有對飛機的操作,都可以對它們操作,此時,飛機類就作為一種接口。
多態的本質就是將子類類型的指針賦值給父類類型的指針(在OP中是引用),只要這樣的賦值發生了,多態也就產生了,因為實行了“向上映射”。
多態性
是允許將父對象設置成為和一個或多個它的子對象相等的技術,比如Parent:=Child; 多態性使得能夠利用同一類(基類)類型的指針來引用不同類的對象,以及根據所引用對象的不同,以不同的方式執行相同的操作.
c++中多態更容易理解的概念為
允許父類指針或名稱來引用子類對象,或對象方法,而實際調用的方法為對象的類類型方法。
作用
把不同的子類對象都當作父類來看,可以屏蔽不同子類對象之間的差異,寫出通用的代碼,做出通用的編程,以適應需求的不斷變化。
賦值之后,父對象就可以根據當前賦值給它的子對象的特性以不同的方式運作。也就是說,父親的行為像兒子,而不是兒子的行為像父親。
舉個例子:從一個基類中派生,響應一個虛命令,產生不同的結果。
比如從某個基類繼承出多個對象,其基類有一個虛方法Tdoit,然后其子類也有這個方法,但行為不同,然后這些子對象中的任何一個可以賦給其基類的對象,這樣其基類的對象就可以執行不同的操作了。實際上你是在通過其基類來訪問其子對象的,你要做的就是一個賦值操作。
使用繼承性的結果就是可以創建一個類的家族,在認識這個類的家族時,就是把導出類的對象當作基類的對象,這種認識又叫作upcasting。這樣認識的重要性在于:我們可以只針對基類寫出一段程序,但它可以適應于這個類的家族,因為編譯器會自動就找出合適的對象來執行操作。這種現象又稱為多態性。而實現多態性的手段又叫稱動態綁定(dynamic binding)。
簡單的說,建立一個父類的對象,它的內容可以是這個父類的,也可以是它的子類的,當子類擁有和父類同樣的函數,當使用這個對象調用這個函數的時候,定義這個對象的類(也就是父類)里的同名函數將被調用,當在父類里的這個函數前加virtual關鍵字,那么子類的同名函數將被調用。
posted on 2011-09-30 23:17
Yu_ 閱讀(359)
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