多態(tài)性,這個面向?qū)ο缶幊填I(lǐng)域的核心概念,本身的內(nèi)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(xué)習(xí)中,水平有限。因此本文只能描一下多態(tài)的輪廓,使讀者能夠了解個大概。如果有描的不準(zhǔn)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(tài)(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(tài)的理論性的概念的描述。暫且引用一下Charlie Calverts的對多態(tài)的描述吧——多態(tài)性是允許你將父對象設(shè)置成為和一個或更多的他的子對象相等的技術(shù),賦值之后,父對象就可以根據(jù)當(dāng)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(shù)內(nèi)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(tài)性在Object Pascal和C++中都是通過虛函數(shù)(Virtual Function)實現(xiàn)的。
好,接著是“虛函數(shù)”(或者是“虛方法”)。虛函數(shù)就是允許被其子類重新定義的成員函數(shù)。而子類重新定義父類虛函數(shù)的做法,稱為“覆蓋”(override),或者稱為“重寫”。
這里有一個初學(xué)者經(jīng)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(shù)的做法。而重載,是指允許存在多個同名函數(shù),而這些函數(shù)的參數(shù)表不同(或許參數(shù)個數(shù)不同,或許參數(shù)類型不同,或許兩者都不同)。其實,重載的概念并不屬于“面向?qū)ο缶幊?#8221;,重載的實現(xiàn)是:編譯器根據(jù)函數(shù)不同的參數(shù)表,對同名函數(shù)的名稱做修飾,然后這些同名函數(shù)就成了不同的函數(shù)(至少對于編譯器來說是這樣的)。如,有兩個同名函數(shù):function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么編譯器做過修飾后的函數(shù)名稱可能是這樣的:int_func、str_func。對于這兩個函數(shù)的調(diào)用,在編譯器間就已經(jīng)確定了,是靜態(tài)的(記住:是靜態(tài))。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(tài)無關(guān)!真正和多態(tài)相關(guān)的是“覆蓋”。當(dāng)子類重新定義了父類的虛函數(shù)后,父類指針根據(jù)賦給它的不同的子類指針,動態(tài)(記住:是動態(tài)!)的調(diào)用屬于子類的該函數(shù),這樣的函數(shù)調(diào)用在編譯期間是無法確定的(調(diào)用的子類的虛函數(shù)的地址無法給出)。因此,這樣的函數(shù)地址是在運行期綁定的(晚邦定)。結(jié)論就是:重載只是一種語言特性,與多態(tài)無關(guān),與面向?qū)ο笠矡o關(guān)!
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(tài)。”
那么,多態(tài)的作用是什么呢?我們知道,封裝可以隱藏實現(xiàn)細節(jié),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(tài)則是為了實現(xiàn)另一個目的——接口重用!而且現(xiàn)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(shè)計接口比用一堆類來實現(xiàn)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(jīng)越來越薄弱,因為“組合”可以很好的取代繼承的擴展現(xiàn)有代碼的功能,而且“組合”的表現(xiàn)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(tài)”的基礎(chǔ)而非擴展現(xiàn)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(shè)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(shù)
procedure land(); virtual; abstract; //著陸純虛函數(shù)
function modal() : string; virtual; abstract; //查尋型號純虛函數(shù)
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(xiàn)在,我們要完成一個飛機控制系統(tǒng),有一個全局的函數(shù) plane_fly,它負責(zé)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(xiàn)在還不存在的,以后會增加的飛碟。因為,每個子類都已經(jīng)定義了自己的起飛方式。
可以看到 plane_fly函數(shù)接受參數(shù)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(xiàn)在回想一下開頭所描述的“多態(tài)”:多態(tài)性是允許你將父對象設(shè)置成為和一個或更多的他的子對象相等的技術(shù),賦值之后,父對象就可以根據(jù)當(dāng)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(tài)的實質(zhì)!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(tài)的本質(zhì)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(fā)生了,多態(tài)也就產(chǎn)生了,因為實行了“向上映射”。
多態(tài)性
是允許將父對象設(shè)置成為和一個或多個它的子對象相等的技術(shù),比如Parent:=Child; 多態(tài)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(jù)所引用對象的不同,以不同的方式執(zhí)行相同的操作.
c++中多態(tài)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?qū)ο蠓椒ǎ鴮嶋H調(diào)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(dāng)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(yīng)需求的不斷變化。
賦值之后,父對象就可以根據(jù)當(dāng)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(yīng)一個虛命令,產(chǎn)生不同的結(jié)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(zhí)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(jié)果就是可以創(chuàng)建一個類的家族,在認識這個類的家族時,就是把導(dǎo)出類的對象當(dāng)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(yīng)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(zhí)行操作。這種現(xiàn)象又稱為多態(tài)性。而實現(xiàn)多態(tài)性的手段又叫稱動態(tài)綁定(dynamic binding)。
簡單的說,建立一個父類的對象,它的內(nèi)容可以是這個父類的,也可以是它的子類的,當(dāng)子類擁有和父類同樣的函數(shù),當(dāng)使用這個對象調(diào)用這個函數(shù)的時候,定義這個對象的類(也就是父類)里的同名函數(shù)將被調(diào)用,當(dāng)在父類里的這個函數(shù)前加virtual關(guān)鍵字,那么子類的同名函數(shù)將被調(diào)用。
posted on 2011-09-30 23:17
Yu_ 閱讀(373)
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C/C++