多态指同一操作作用于不同对象产生不同结果,C++通过虚函数实现运行时多态。在基类中声明virtual函数,派生类用override重写,通过基类指针或引用调用时会根据实际对象类型动态绑定对应实现。例如Shape基类的draw()为虚函数,Circle和Rectangle继承并重写draw(),使用Shape*指向派生类对象时,调用draw()自动执行相应版本。若函数无具体实现可定义为纯虚函数(=0),含纯虚函数的类为抽象类,不能实例化,强制派生类实现该函数。注意:虚函数有轻微性能开销;基类析构函数应为虚函数以避免资源泄漏;构造和析构函数中调用虚函数不触发多态;建议使用override提高代码安全性。掌握这些是理解C++面向对象扩展性的关键。

在C++中,多态性是面向对象编程的三大核心特性之一(封装、继承、多态),它允许使用统一接口调用不同类的实现。C++通过虚函数机制实现运行时多态,这是多态最常见和最重要的方式。
什么是多态?
多态指的是同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。简单说,就是“一个接口,多种实现”。
例如:有一个基类Shape,派生出Circle和Rectangle,它们都有draw()函数。我们希望用同一个指针或引用调用draw()时,能自动调用对应类型的实现。
虚函数与动态绑定
要实现多态,关键是在基类中将需要重写的函数声明为virtual,这会启用动态绑定(late binding)。
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当通过基类指针或引用调用虚函数时,程序会在运行时根据对象的实际类型决定调用哪个函数,而不是在编译时决定。
#include using namespace std;class Shape {public:virtual void draw() {cout << "Drawing a shape." << endl;}};
class Circle : public Shape {public:void draw() override {cout << "Drawing a circle." << endl;}};
class Rectangle : public Shape {public:void draw() override {cout << "Drawing a rectangle." << endl;}};
上面代码中,draw()在基类中被声明为virtual,派生类重写该函数。使用基类指针指向派生类对象时,调用draw()会自动调用实际对象的版本。
int main() { Shape* s1 = new Circle(); Shape* s2 = new Rectangle();s1->draw(); // 输出: Drawing a circle.s2->draw(); // 输出: Drawing a rectangle.delete s1;delete s2;return 0;
}
纯虚函数与抽象类
有时候,基类中的函数没有具体实现,只作为接口存在。这时可以使用纯虚函数。
纯虚函数使用= 0语法声明,包含纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化。
class Shape {public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数};class Circle : public Shape {public:void draw() override {cout << "Drawing a circle." << endl;}};
这样就强制所有派生类必须实现draw()函数,否则无法创建对象。
注意事项与最佳实践
虚函数会带来轻微性能开销(因为需要查虚函数表vtable),但通常可忽略。如果类设计为基类,析构函数应声明为虚函数,防止资源泄漏。使用override关键字明确表示重写,提高代码可读性和安全性。不要在构造函数或析构函数中调用虚函数,此时多态不会生效。
基本上就这些。C++的多态通过虚函数实现,依赖继承和指针/引用调用,是构建灵活、可扩展程序结构的基础。掌握虚函数、纯虚函数和抽象类的使用,是深入理解C++面向对象的关键一步。
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