C++中不是基本上只有一种多态性"kind"吗?

Isn't there essentially only one "kind" of polymorphism in C++?

本文关键字:多态性 一种 kind 基本上 C++      更新时间:2023-10-16

也就是:函数重载。

我的意思是

base_ptr->derived_class_method()

本质上是

derived_class_method(base* this_ptr)

这是通过函数重载实现的多态性。

通过模板的多态性也是如此,包括CRTP等。

因此,考虑到最广泛的实现,所有"各种"多态性似乎都归结为函数重载

还是我错过了什么?

本质上不是只有一种吗

这取决于你如何定义"种类"。维基百科将多态性分为三类:即席、参数和子类型。所有这些多态性都存在于C++中。

也就是:函数重载

在C++语言的上下文中,函数重载具有特定的含义。也就是说,模板和虚拟函数都不能被称为函数重载

然而,抽象地说是的,所有的多态性(在C++中,也许在一般的计算机科学中)都归结为选择一个函数实现而不是另一个。

您缺少了一些东西,但主要有一个关键区别:重载是编译时,而重写(即virtual)可以是运行时。有了过载,你可以这样做:

void make_a_sound(Cat const& cat)
{
  std::cout << cat << ": meow" << std::endl;
}
void make_a_sound(Dog const& dog)
{
  std::cout << dog << ": wurf" << std::endl;
}
int main()
{
  Cat c;
  Dog d;
  make_a_sound(c);
  make_a_sound(d);
}

但你不能这样做:

class Animal
{
  virtual void make_a_sound() = 0;
};
void make_a_sound(std::vector<Animal*> const& animals)
{
  for (Animal* a : animals)
    a->make_a_sound();
}

在第一个示例中,编译器将选择在编译时调用的正确函数。你可以用不同的名称命名这两个函数(即make_a_sound_catmake_a_sound_dog)——如果它的工作原理相同,那么能够重用相同的名称只是一种方便。

然而,在第二个例子中,编译器生成代码,以便在运行时,您的程序将找出每种动物的确切性质并调用正确的方法。

基本上有三种类型的多态性

1.临时
2.参数
3.子类型




1.特别:

特设多态性允许具有相同名称的函数对每种类型采取不同的操作。(这是你举的例子)

示例:

int add(int a, int b) {
 return a + b;
}
std::string add(const char *a, const char *b) {
 std::string result(a);
 result += b;
 return result;
}

2.参数:

参数多态性为任何类型提供了执行相同代码的方法。它是通过C++中的模板来实现的。(所以给定定义,你可以说这也是一种自动功能过载)

3.分型:

子类型是通过基类指针和引用使用派生类来实现的。因此,在实践中,我们使用子类和虚拟方法进行子类型划分。(这不是功能过载)

class Mammal 
{
public:
    Mammal() {};
    virtual ~Mammal() {};
    virtual std::string SendLoudNoise()
    {
        std::string str("I am a generic mammal");
        return str;
    }
};
class Dog : public Mammal {
public:
    Dog() {};
    virtual ~Dog() {};
    std::string SendLoudNoise()
    {
        std::string str("Woof woof!");
        return str;
    }
};
class Cat : public Mammal {
public:
    Cat() {};
    virtual ~Cat() {};
    std::string SendLoudNoise()
    {
        std::string str("--- Twitch my tail ---");
        return str;
    }
};
int main()
{
    Mammal* pAnimal[2] = { new Dog, new Cat};
    for (int i = 0 ; i < 2; ++i)
    {
        std::cout << pAnimal[i]->SendLoudNoise() << std::endl;
        delete pAnimal[i];
    }
    return 0;
}

函数重载无法实现子类型。因为它是"运行时多态性"。

C++中有三个。

主要区别在于"多晶型"的独立性。

  • 过载是一种特殊的多态性

它是特别的,因为您只使用相同的名称来表示几个不同的函数,这些函数不需要以任何方式关联。

示例:

int   foo(int);
void  foo(const std::string&, double);
  • 函数模板提供了参数多态性

这些仅取决于其参数的接口(广义的"接口",而不是Java的意义)。

示例:

template<typename T>
T id(T t)
{
    return t;
}

如果T是可复制构造的,则为每个T定义一个函数。

一个有效的问题是"这不是一种自动重载吗?",答案是C++中的差异并不大
在其他语言中,id可能只是一个函数,可用于任何类型。

  • "虚拟功能"(override)是子类型

这些都与特定的类型层次结构紧密相连。

您会注意到重载要求多晶型具有不同的原型,而其他两个则要求原型相同。

此外,虚拟函数(通常)在运行时绑定,而其他两个函数总是在编译时绑定(在C++中)。

这里是C++中所有可能多态性的完整列表:

  1. 特设多态性
    • 强制多态性
    • 重载多态性,可以
      • 函数重载
      • 操作员过载
  2. 普遍多态性
    • 内含物多态性(亚型)
    • 参数或通用多态性