深入Java核心 Java中多态的实现机制
多态性是Java面向对象的一个重要机制，本文将向您详细介绍Java语言中多态性的实现原理和方法，通过多态一点带出更多Java面向对象有趣而实用的知识。
多态性是面向对象程序设计代码重用的一个重要机制，我们曾不只一次的提到Java多态性。在Java运行时多态性：继承和接口的实现一文中，我们曾详细介绍了Java实现运行时多态性的动态方法调度；今天我们再次深入Java核心，一起学习Java中多态性的实现。
“polymorphism(多态）”一词来自希腊语，意为“多种形式”。多数Java程序员把多态看作对象的一种能力，使其能调用正确的方法版本。尽管如此，这种面向实现的观点导致了多态的神奇功能，胜于仅仅把多态看成纯粹的概念。
Java中的多态总是子类型的多态。几乎是机械式产生了一些多态的行为，使我们不去考虑其中涉及的类型问题。本文研究了一种面向类型的对象观点，分析了如何将对象能够表现的行为和对象即将表现的行为分离开来。抛开Java中的多态都是来自继承的概念，我们仍然可以感到，Java中的接口是一组没有公共代码的对象共享实现。
多态的分类
多态在面向对象语言中是个很普遍的概念.虽然我们经常把多态混为一谈，但实际上有四种不同类型的多态。在开始正式的子类型多态的细节讨论前，然我们先来看看普通面向对象中的多态。
Luca Cardelli和Peter Wegner（"On Understanding Types, Data Abstraction, and Polymorphism"一文的作者，文章参考资源链接）把多态分为两大类----特定的和通用的----四小类：强制的，重载的，参数的和包含的。他们的结构如下：
在这样一个体系中，多态表现出多种形式的能力。通用多态引用有相同结构类型的大量对象，他们有着共同的特征。特定的多态涉及的是小部分没有相同特征的对象。四种多态可做以下描述：
◆强制的：一种隐式做类型转换的方法。
◆重载的：将一个标志符用作多个意义。
◆参数的：为不同类型的参数提供相同的操作。
◆包含的：类包含关系的抽象操作。
我将在讲述子类型多态前简单介绍一下这几种多态。
强制的多态
强制多态隐式的将参数按某种方法，转换成编译器认为正确的类型以避免错误。在以下的表达式中，编译器必须决定二元运算符‘+’所应做的工作：
2.0 + 2.0
2.0 + 2
2.0 + "2"
第一个表达式将两个double的操作数相加；Java中特别声明了这种用法。
第二个表达式将double型和int相加。Java中没有明确定义这种运算。不过，编译器隐式的将第二个操作数转换为double型，并作double型的加法。做对程序员来说十分方便，否则将会抛出一个编译错误，或者强制程序员显式的将 int转换为double。
第三个表达式将double与一个String相加。Java中同样没有定义这样的操作。所以，编译器将 double转换成String类型，并将他们做串联。
强制多态也会发生在方法调用中。假设类Derived继承了类Base，类C 有一个方法，原型为m(Base)，在下面的代码中，编译器隐式的将Derived类的对象derived转化为Base 类的对象。这种隐式的转换使 m(Base)方法使用所有能转换成Base类的所有参数。
1. C c = new C();
2.
3.Derived derived = new Derived();
4.
5. c.m( derived );
并且，隐式的强制转换，可以避免类型转换的麻烦，减少编译错误。当然，编译器仍然会优先验证符合定义的对象类型。
重载的多态
重载允许用相同的运算符或方法，去表示截然不同的意义。‘+’在上面的程序中有两个意思：两个double型的数相加；两个串相连。另外还有整型相加，长整型，等等。这些运算符的重载，依赖于编译器根据上下文做出的选择。以往的编译器会把操作数隐式转换为完全符合操作符的类型。虽然Java明确支持重载，但不支持用户定义的操作符重载。
Java支持用户定义的函数重载。一个类中可以有相同名字的方法，这些方法可以有不同的意义。这些重载的方法中，必须满足参数数目不同，相同位置上的参数类型不同。这些不同可以帮助编译器区分不同版本的方法。
编译器以这种唯一表示的特征来表示不同的方法，比用名字表示更为有效。据此，所有的多态行为都能编译通过。
强制和重载的多态都被分类为特定的多态，因为这些多态都是在特定的意义上的。这些被划入多态的特性给程序员带来了很大的方便。强制多态排除了麻烦的类型和编译错误。重载多态像一块糖，允许程序员用相同的名字表示不同的方法，很方便。
参数的多态
参数多态允许把许多类型抽象成单一的表示。例如，List 抽象类中，描述了一组具有同样特征的对象，提供了一个通用的模板。你可以通过指定一种类型以重用这个抽象类。这些参数可以是任何用户定义的类型，大量的用户可以使用这个抽象类，因此参数多态毫无疑问的成为最强大的多态。
乍一看，上面抽象类好像是java.util.List的功能。然而，Java实际上并不支持真正的安全类型风格的参数多态，这也是java.util.List和java.util的其他集合类是用原始的 https://www.doczj.com/doc/4e18912274.html,ng.Object写的原因（参考我的文章"A Primordial Interface?" 以获得更多细节）。Java的单根继承方式解决了部分问题，但没有发挥出参数多态的全部功能。Eric Allen有一篇精彩的文章“Behold the Power of Parametric Polymorphism”，描述了Java 通用类型的需求，并建议给Sun的Java规格需求#000014号文档"Add Generic Types to the Java Programming Language."（参考资源链接）
包含的多态
包含多态通过值的类型和集合的包含关系实现了多态的行为.在包括Java在内的众多面向对象语言中，包含关系是子类型的。所以，Java的包含多态是子类型的多态。
在早期，Java开发者们所提及的多态就特指子类型的多态。通过一种面向类型的观点，我们可以看到子类型多态的强大功能。以下的文章中我们将仔细探讨这个问题。为简明起见，下文中的多态均指包含多态。
面向类型观点
图1的UML类图给出了类和类型的简单继承关系，以便于解释多态机制。模型中包含5种类型，4个类和一个接口。虽然UML中称为类图，我把它看成类型图。如"Thanks Type and Gentle Class," 一文中所述，每个类和接口都是一种用户定义的类型。按独立实现的观点（如面向类型的观点），下图中的每个矩形代表一种类型。从实现方法看，四种类型运用了类的结构，一种运用了接口的结构。
图1：示范代码的UML类图
以下的代码实现了每个用户定义的数据类型，我把实现写得很简单。
用这样的类型声明和类的定义，图2从概念的观点描述了Java指令。
Derived2 derived2 = new Derived2();
图2 ：Derived2 对象上的引用
上文中声明了 derived2这个对象，它是Derived2类的。图2种的最顶层把Derived2引用描述成一个集合的窗口，虽然其下的Derived2对象是可见的。这里为每个Derived2类型的操作留了一个孔。Derived2对象的每个操作都去映射适当的代码，按照上面的代码所描述的那样。例如，Derived2对象映射了在Derived中定义的m1()方法。而且还重载了Base类的m1()方法。一个Derived2的引用变量无权访问 Base类中被重载的m1()方法。但这并不意味着不可以用super.m1()的方法调用去使用这个方法。关系到derived2这个引用的变量，这个代码是不合适的。Derived2的其他的操作映射同样表明了每种类型操作的代码执行。
既然你有一个Derived2对象，可以用任何一个Derived2类型的变量去引用它。如图1所示，Derived, Base和IType都是Derived2的基类。所以，Base类的引用是很有用的。图3描述了以下语句的概念观点。
Base base = derived2;
图3：Base类引用附于Derived2对象之上
虽然Base类的引用不用再访问m3()和m4()，但是却不会改变它Derived2对象的任何特征及操作映射。无论是变量derived2还是 base，其调用m1()或m2(String)所执行的代码都是一样的。
两个引用之所以调用同一个行为，是因为Derived2对象并不知道去调用哪个方法。对象只知道什么时候调用，它随着继承实现的顺序去执行。这样的顺序决定了Derived2对象调用Derived里的m1()方法，并调用Derived2 里的m2(String)方法。这种结果取决于对象本身的类型，而不是引用的类型。
尽管如此，但不意味着你用derived2和 base引用的效果是完全一样的。如图3所示，Base的引用只能看到Base类型拥有的操作。所以，虽然Derived2有对方法m3()和m4()的映射，但是变量base不能访问这些方法。
运行期的Derived2对象保持了接受m3()和m4()方法的能力。类型的限制使 Base的引用不能在编译期调用这些方法。编译期的类型检查像一套铠甲，保证了运行期对象只能和正确的操作进行相互作用。换句话说，类型定义了对象间相互作用的边界。
多态的依附性
类型的一致性是多态的核心。对象上的每一个引用，静态的类型检查器都要确认这样的依附和其对象的层次是一致的。当一个引用成功的依附于另一个不同的对象时，有趣的多态现象就产生了。（严格的说，对象类型是指类的定义。）你也可以把几个不同的引用依附于同一个对象。在开始更有趣的场景前，我们先来看一下下面的情况为什么不会产生多态。
多个引用依附于一个对象
图2和图3描述的例子是把两个及两个以上的引用依附于一个对象。虽然Derived2
对象在被依附之后仍保持了变量的类型，但是，图3中的Base类型的引用依附之后，其功能减少了。结论很明显：把一个基类的引用依附于派生类的对象之上会减少其能力。
一个开发这怎么会选择减少对象能力的方案呢？这种选择是间接的。假设有一个名为ref的引用依附于一个包含如下方法的类的对象：
用一个Derived2的参数调用poly(Base)是符合参数类型检查的：
方法调用把一个本地Base类型的变量依附在一个引入的对象上。所以，虽然这个方法只接受Base类型的参数，但Derived2对象仍是允许的。开发这就不必选择丢失功能的方案。从人眼在通过Derived2对象时所看到的情况，Base 类型引用的依附导致了功能的丧失。但从执行的观点看，每一个传入poly1(Base)的参数都认为是Base的对象。执行机并不在乎有多个引用指向同一个对象，它只注重把指向另一个对象的引用传给方法。这些对象的类型不一致并不是主要问题。执行器只关心给运行时的对象找到适当的实现。面向类型的观点展示了多态的巨大能力。
附于多个对象的引用
让我们来看一下发生在poly1(Base)中的多态行为。下面的代码创建了三个对象，并通过引用传给poly1(Base):
poly1(Base)的实现代码是调用传进来的参数的m1()方法。图3和图4展示了把三个类的对象传给方法时，面向类型的所使用的体系结构。
图4：将Base引用指向Derived类，以及Base对象
请注意每个图中方法m1()的映射。图3中，m1()调用了Derived类的代码；上面代码中的注释标明了ploy1(Base)调用 Derived.m1()。图4中Derived对象调用的仍然是Derived类的m1()方法。最后，图4中，Base对象调用的m1()是Base 类中定义的代码。
多态的魅力何在？再来看一下poly1(Base)的代码，它可以接受任何属于Base类范畴的参数。然而，当他收到一个Derived2的对象时，它实际上却调用了Derived版本的方法。当你根据Base类派生出其他类时，如 Derived，Derived2，poly1(Base)都可以接受这些参数，并作出选择调用合适的方法。多态允许你在完成poly1(Base)后扩展它的用途。
这看起来当然很神奇。基本的理解展示了多态的内部工作原理。在面向类型的观点中，底层的对象所实现的代码是非实质性的。重要的是，类型检查器会在编译期间为每个引用选择合适的代码以实现其方法。多态使开发者运用面向类型的观点，不考虑实现的细节。这样有助于把类型和实现分离（实际用处是把接口和实现分离）。
对象接口
多态依赖于类型和实现的分离，多用来把接口和实现分离。但下面的观点好像把Java 的关键字 interface搞得很糊涂。
更为重要的使开发者们怎样理解短语“the interface to an object"，典型地，根据上下文，这个短语的意思是指一切对象类中所定义的方法，至一切对象公开的方法。这种倾向于以实现为中心的观点较之于面向类型的观点来说，使我们更加注重于对象在运行期的能力。图3中，引用面板的对象表面被标志成"Derived2 Object"。这个面板上列出了Derived2对象的所有可用的方法。但是要理解多态，我们必须从实现这一层次上解放出来，并注意面向类型的透视图中被标为"Base Reference"的面板。在这一层意思上，引用变量的类型指明了一个对象的表面。这只是一个表面，不是接口。在类型一致的原则下，我们可以用面向类型的观点，为一个对象依附多个引用。对interface to an object这个短语的理解没有确定的理解。
在类型概念中，the interface to an object refers 引用了面向类型观点的最大可能----如图2的情形。把一个基类的引用指向相同的对象缩小了这样的观点----如图3所示。类型概念能使人获得把对象间的相互作用同实现细节分离的要领。相对于一个对象的接口，面向类型的观点更鼓励人们去使用一个对象的引用。引用类型规定了对象间的相互作用。当你考虑一个对象能做什么的时候，只需搞明白他的类型，而不需要去考虑他的实现细节。
Java接口
以上所谈到的多态行为用到了类的继承关系所建立起来的子类型关系。Java接口同样支持用户定义的类型，相对地，Java的接口机制启动了建立在类型层次结构上的多态行为。假设一个名为ref的引用变量，并使其指向一个包含一下方法的类对象：
为了弄明白poly2(IType)中的多态，以下的代码从不同的类创建两个对象，并分别把他们传给 poly2(IType)：
上面的代码类似于关于poly1(Base)中的多态的讨论。poly2(IType)的实现代码是调
用每个对象的本地版本的m3()方法。如同以前，代码的注释表明了每次调用所返回的CString类型的结果。图5表明了两次调用poly2(IType)的概念结构：
图5：指向Derived2和Separate对象的IType引用
方法poly1(Base)和poly2(IType)中所表现的多态行为的相似之处可以从透视图中直接看出来。把我们在实现在一层上的理解再提高一层，就可以看到这两段代码的技巧。基类的引用指向了作为参数传进的类，并且按照类型的限制调用对象的方法。引用既不知道也不关心执行哪一段代码。编译期间的子类型关系检查保证了通过的对象有能力在被调用的时候选择合适的实现代码。
然而，他们在实现层上有一个重要的差别。在 poly1(Base)的例子中（图3和图4），Base-Derived-Derived2的类继承结构为子类型关系的建立提供了条件，并决定了方法去
调用哪段代码。在poly2(IType)的例子中（如图5），则是完全不同的动态发生的。Derived2和Separate不共享任何实现的层次，但是他们还是通过IType的引用展示了多态的行为。
这样的多态行为使Java的接口的功能的重大意义显得很明显。图1中的UML类图说明了Derived是Base和IType的子类型。通过完全脱离实现细节的类型的定义方法，Java实现了多类型继承，并且不存在Java所禁止的多继承所带来的烦人的问题。完全脱离实现层次的类可以按照Java接口实现分组。在图1中，接口IType和Derived,Separate以及这类型的其他子类型应该划为一组。
按照这种完全不同于实现层次的分类方法，Java的接口机制是多态变得很方便，哪怕不存在任何共享的实现或者复写的方法。如图5所示，一个IType的引用，用多态的方法访问到了Derived2和Separate对象的m3()方法。
再次探讨对象的接口
注意图5中的Derived2和Separate对象的对m1()的映射方法。如前所述，每一个对象的接口都包含方法m1()。但却没有办法用这两个对象使方法m1()表现出多态的行为。每一个对象占有一个m1()方法是不够的。必须存在一个可以操作 m1()方法的类型，通过这个类型可以看到对象。这些对象似乎是共享了m1()方法，但在没有共同基类的条件下，多态是不可能的。通过对象的接口来看多态，会把这个概念搞混。
结论
从全文所述的面向对象多态所建立起来的子类型多态，你可以清楚地认识到这种面向类型的观点。如果你想理解子类型多态的思想，就应该把注意力从实现的细节转移到类型的上。类型把对象分成组，并且管理着这些对象的接口。类型的继承层次结构决定了实现多态所需的类型关系。
有趣的是，实现的细节并不影响子类型多态的层次结构。类型决定了对象调用什么方法，而实现则决定了对象怎么执行这个方法。也就是说，类型表明了责任，而负责实施的则是具体的实现。将实现和类型分离后，我们好像看到了这两个部分在一起跳舞，类型决定了他的舞伴和舞蹈的名字，而实现则是舞蹈动作的设计师。
共交力系及一图多态小专 例题1：如图所示,用完全相同的轻质弹簧1、2、3将两个相同的小球连接并懋挂,小球静止时,弹簧3水平,弹簧1与竖直方向的夹角θ=30°,弹簧1的弹力大小为F ,则( B ) A. 弹簧3的弹力大小为2F B. 弹簧3的弹力大小为2 F C. 每个小球重力大小为23F D. 每个小球重力大小为3F 解决方法1：整体隔离法 解决方法二：一图多态
例题2： 如图所示，两质点A 、B 质量分别为m 、2m ，用两根等长的细轻绳悬挂在O 点，两球之间夹着一根劲度系数为k 的轻弹簧，静止不动时，两根细线之间的夹角为60°。设绳OA 、OB 与竖直方向的夹角分别为α和β，则（ B ） A. βα2= B. βαsin 2sin = C. βαtan 2tan = D. βα2cos cos = 方法一：共交力系法（力矩平衡）： 方法二：一图多态
例题3：(一图多态、共点力)如图所示，两个可视为质点的小球a 和b ，用一不计重力的刚性轻细杆相连，再用两根等长的轻细绳吊在O 点。已知小球a 和b 的质量之比a m ：b m =1:3，细杆长度是细绳长度的2倍。两球处于平衡状态时，细杆与水平面的夹角为θ，绳Oa 上的拉力为a F ，绳Ob 上的拉力为b F ，则下列说法正确的是（ B ） A. ?=30θ B.?=15θ C.1:3:=b a F F D.2:2:=b a F F 解题法：
练习1：(一图多态、共点力)如图所示,一轻质细杆两端分别固定着质量为mA 和mB 的两个小球A 和B(可视为质点),将其放在一个直角形光滑槽中,已知轻杆与槽右壁成α角,槽右壁与水平地面成θ角时,两球刚好能平衡,且α≠0,则A. B 两小球质量之比为( C ) A. sin θsin αcos θcos α?? B. cos θ sin αsin θcos α?? C.cos θcos αsin θsin α?? D. cos θcos αcos θsin α?? 练习2：(一图多态、共点力)如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 是球心,碗的内表面光滑。一根轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m1,m2.当它们静止时,m 1、m 2与球心的连线跟水平面分别成60°,30°角,则碗对两小球 的弹力大小之比是( B ) A. 1:2 B. 1:3 C. 3:1 D. 2:3 练习3：如图所示，在墙角有一根质量为m 的均匀绳，一端悬于天花板上的A 点，另一端悬于竖直墙壁上的B 点，平衡后最低点为C 点，测得AC ＝2BC ，且绳在B 端附近的切线与墙壁夹角为α，已知重力加速度为g ，则绳在A 处的张力是________，在最低点C 处的张力是________。 答案：α2tan 43mg += A T αmgtan 3 1=C T
C++的多态性实现机制剖析 ――即VC++视频第三课this指针详细说明 作者：孙鑫时间：2006年1月12日星期四 1.多态性和虚函数 我们先看一个例子： 例1- 1 #include
1、 编译的角度 C++编译器在编译的时候，要确定每个对象调用的函数的地址，这称为早期绑定（early binding ），当我们将fish 类的对象fh 的地址赋给pAn 时，C++编译器进行了类型转换，此时C++编译器认为变量pAn 保存的就是animal 对象的地址。当在main()函数中执行pAn->breathe()时，调用的当然就是animal 对象的breathe 函数。 2、 内存模型的角度 我们给出了fish 对象内存模型，如下图所示： 图1- 1 fish 类对象的内存模型 我们构造fish 类的对象时，首先要调用animal 类的构造函数去构造animal 类的对象，然后才调用fish 类的构造函数完成自身部分的构造，从而拼接出一个完整的fish 对象。当我们将fish 类的对象转换为animal 类型时，该对象就被认为是原对象整个内存模型的上半部分，也就是图1-1中的“animal 的对象所占内存”。那么当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，当然也就是调用它所在的内存中的方法。因此，输出animal breathe ，也就顺理成章了。 正如很多学员所想，在例1-1的程序中，我们知道pAn 实际指向的是fish 类的对象，我们希望输出的结果是鱼的呼吸方法，即调用fish 类的breathe 方法。这个时候，就该轮到虚函数登场了。 前面输出的结果是因为编译器在编译的时候，就已经确定了对象调用的函数的地址，要解决这个问题就要使用迟绑定（late binding ）技术。当编译器使用迟绑定时，就会在运行时再去确定对象的类型以及正确的调用函数。而要让编译器采用迟绑定，就要在基类中声明函数时使用virtual 关键字（注意，这是必须的，很多学员就是因为没有使用虚函数而写出很多错误的例子），这样的函数我们称为虚函数。一旦某个函数在基类中声明为virtual ，那么在所有的派生类中该函数都是virtual ，而不需要再显式地声明为virtual 。 下面修改例1-1的代码，将animal 类中的breathe()函数声明为virtual ，如下： 例1- 2 #include
福建农林大学实验报告 实验6 多态性（一） 一、实验目的和要求 （1）掌握虚函数的定义与使用方法，进一步理解多态性的概念和分类。 （2）了解纯虚函数和抽象类的使用方法。 二、实验内容和原理 1、分析并调试下列程序，回答以下问题：（1）指出抽象类（2）指出虚函数，并说明它的作用（3）每个类的作用是什么？整个程序的作用是什么？ 2、使用虚函数编写程序求球体、圆柱体和圆锥的体积，由于球体、圆柱体和圆锥都可以看做由圆继 承而来，所以可以定义圆类作为基类。在圆类中定义数据成员半径和一个求体积的虚函数。由圆类 派生出球体类、圆柱体类和圆锥类，在派生类中对圆类中的虚函数重新定义。编写一个外部函数求 各类形状的总体积。最后在main（）函数中构造若干形状，并求它们的体积和。
三、实验环境 1. 硬件：PC机； 2. 软件：Windows操作系统、Visual C++ 6.0 四、算法描述及实验步骤 1、算法描述及步骤如下： （1）根据题目要求编写好程序代码并在VC环境下输入源程序。 （2）检查程序有无错误(包括语法错误和逻辑错误)，有则改之。 （3）编译和连接，仔细分析编译信息，如有错误应找出原因并改正之。本题改正后的代码如下： #include 第七章继承多态 一、选择题： 1、分析: class A { A() { } } class B extends A { //系统自动生成的构造方法和类的访问权限一样 } 哪两种说法是正确的? ( ) A:类B的构造方法是public的. B:类B的构造方法包含对this()的调用. C:类B的构造方法没有参数. D:类B的构造方法包含对super()的调用. 2、运行结果是:（） class Base { Base() { System.out.print("Base"); } } public class Alpha extends Base { public static void main( String[] args ) { new Alpha(); new Base(); } } A: Base B: BaseBase C: 编译失败. D: 没有输出. E: 运行时异常. 3. 程序的运行结果是?（） A: 编译失败. B: hello from a C: hello from b D: hello from b E: hello from a hello from a hello from b 4. 运行结果是:（） class TestSuper { TestSuper(int i) { } } class TestSub extends TestSuper{ } class TestAll { public static void main (String [] args) { new TestSub(); } } A: 编译失败. B: 程序运行没有异常. C: 第7行抛出异常. D: 第2行抛出异常. 5. 程序的运行结果是?（） A: 0 B: 1 C: 2 D: 编译失败. 6. 对于语句"B is a D" 和"B has a C"，一下哪两种说法是正确的? ( ) A:D是B. B:B是D. C:D是C. D:B是C. E:D继承B. F:B 继承D. 7. 运行结果是?（） 1. 什么是多态 多态是C++中的一个重要的基础，可以这样说，不掌握多态就是C++的门个汉。我就给它定一个这样的名字-- “调用’同名函数’却会因上下文不同会有不同的实现的一种机制”。这个名字长是长了点儿，可是比“多态”清楚多了。看这个长的定义，我们可以从中找出多态的三个重要的部分。一是“相同函数名”，二是“依据上下文”，三是“实现却不同”。我们且把它们叫做多态三要素吧。 2. 多态带来的好处 多态带来两个明显的好处：一是不用记大量的函数名了，二是它会依据调用时的上下文来确定实现。确定实现的过程由C++本身完成，另外还有一个不明显但却很重要的好处是：带来了面向对象的编程。 3. C++中实现多态的方式 C++中共有三种实现多态的方式。由“容易说明白”到“不容易说明白”排序分别为: 第一种是函数重载；第二种是模板函数；第三种是虚函数。 4. 细说用函数重载实现的多态 函数重载是这样一种机制：允许有不同参数的函数有相同的名字。 具体一点讲就是：假如有如下三个函数： void test(int arg){} //函数1 void test(char arg){} //函数2 void test(int arg1,int arg2){} //函数3 如果在C中编译，将会得到一个名字冲突的错误而不能编译通过。在C++中这样做是合法的。可是当我们调用test的时候到底是会调用上面三个函数中的哪一个呢？这要依据你在调用时给的出的参数来决定。如下： test(5); //调用函数1 test('c');//调用函数2 test(4,5); //调用函数3 C++是如何做到这一点的呢？原来聪明的C++编译器在编译的时候悄悄的在我们的函数名上根据函数的参数的不同做了一些不同的记号。具体说如下： void test(int arg) //被标记为‘test有一个int型参数’void test(char arg) //被标记为‘test有一个char型的参数’void test(int arg1,int arg2) //被标记为‘test第一个参数是int型，第二个参数为int型’ 这样一来当我们进行对test的调用时，C++就可以根据调用时的参数来确定到底该用哪一个test函数了。噢，聪明的C++编译器。其实C++做标记做的比我上面所做的更聪明。我上面哪样的标记太长了。C++编译器用的标记要比我的短小的多。看看这个真正的C++的对这三个函数的标记： ?test@@YAXD@Z ?test@@YAXH@Z ?test@@YAXHH@Z 是不是短多了。但却不好看明白了。好在这是给计算机看的，人看不大明白是可以理解的。 还记得cout吧。我们用<<可以让它把任意类型的数据输出。比如可以象下面那样： cout << 1; //输出int型 cout << 8.9; //输出double型 实验08：继承与多态 实验学时：6 实验类型：验证、设计 实验要求：必修 一、实验目的 1．理解继承的概念，了解面向对象设计中继承和多态的合理性； 2．掌握派生类的构造与析构； 3．掌握在对象中使用类层次和继承思想进行设计、实现和测试； 4．区别运行时的多态性的实现，理解重载与同名覆盖的差异； 5．理解虚函数与多态性； 6．实现运行时多态性的程序设计。 二、实验内容 1．Difine a class called PartFileledArrayWMax that is a derived class of the class PartFilledArray. The class PartFilledArrayWMax has one additional member variable named max_value that holds the maximum value stored in the array. Define a member accessor function named get_max that returns the maximum value stored in the array. Redefine the member function add_value and define two constructors, one of which has an int argument for the maximum number of entries in the array. Also define a copy constructor, an overloaded assignment operator, and a destructor. (A real class would have more member functions, but these will do for an exercise.) 2．某公司雇员（employee）包括经理（Manager）、技术人员（Technician）和销售员（Saleman）。开发部经理（developermanager）既是经理也是技术人员，销售部经理（salesmanager）既是经理也是销售员。 以employee类为虚基类，派生出manager、technician和saleman类，再进一步派生出developermanager和salesmanager类。 Employee类的属性包括姓名、职工号、工资级别、月薪（实发基本工资加业绩工资）；操作包括月薪计算函数pay()，该函数要求输入请假天数，扣除应扣工 实验八多态性 1.填空 （1）关键字operator 引入了重载运算符函数定义。 （2）不能重载的C++运算符是类属关系运算符"."、成员指针运算符".*"、作用域分辨符"::" 、sizeof运算符和三目运算符"?:" 。 （3）通过重载运算符不能修改运算符的操作对象个数、优先级、和结合性。 2、选择题，先选择，然后解释选择的理由： (1) 运算符重载时不需要保持的性质是：（A ） A）操作数类型 B）操作数个数 C）优先级 D）结合性 解释：通过重载运算符不能修改运算符的操作对象个数、优先级、和结合性。但其他的可以改变。 (2) 有如下类定义和变量定义： #include (3) 有如下类定义： #include Java多态的综合例子: package Test; public interface USBInterface { void start(); void conn(); void stop(); } package Test; public class MovingDisk implements USBInterface { @Override public void start() { // TODO Auto- System.out.println("移动设备已经插入，开始使用"); } @Override public void conn() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("移动设备已经连接，正在使用"); } @Override public void stop() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("移动设备已经退出"); } } package Test; public class Mouse implements USBInterface { public void start() { System.out.println("鼠标已插入，开始使用"); } @Override public void conn() { System.out.println("鼠标已经连接，正在使用中"); } @Override public void stop() { System.out.println("鼠标拨出"); } } package Test; public class MainBorad { public void start() { System.out.println("主板加载成功"); } public void useUsb(USBInterface u) { u.conn(); u.start(); u.stop(); } } package Test; public class KeyBoard implements USBInterface { @Override public void start() { System.out.println("键盘已经插入，开始使用"); } @Override public void conn() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("键盘已经连接，正在使用"); } @Override public void stop() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("键盘已经拨出"); } } package Test; public class Test { /** * @param args Java中的多态用法实例分析 多态分两种： (1)编译时多态（设计时多态）：方法重载。 (2)运行时多态：JAVA运行时系统根据调用该方法的实例的类型来决定选择调用哪个方法则被称为运行时多态。（我们平时说得多的事运行时多态，所以多态主要也是指运行时多态） 运行时多态存在的三个必要条件： 一、要有继承（包括接口的实现）； 二、要有重写； 三、父类引用指向子类对象。 详细解释： 运行时多态的解释：a.运行时多态是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和b.通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定. 1.程序序中定义的引用变量所指向的具体类型不确定(即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象)。 例子： driver类中drive方法（Vehicle类vehicle）{} oneDriver.drive(newcar()) oneDriver.drive(newbus()) 其中vehicle变量无法确定具体使用哪个子类实例。 1.通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定(该引用 变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法)。 例子:厨师，园丁，理发师的Cut方法调用.persion.cut(). 多态的好处： 1.可替换性（substitutability）。多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。 2.可扩充性（extensibility）。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。 3.接口性（interface-ability）。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。如图8.3所示。图中超类Shape规定了两个实现多态的接口方法，puteArea()以及puteVolume()。子类，如Circle和Sphere为了实现多态，完善或者覆盖这两个接口方法。 4.灵活性（flexibility）。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。 5.简化性（simplicity）。多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。 浙江理工大学信息学院 实验指导书 实验名称：类的多态性的实现学时安排：3 实验类别：设计性实验实验要求：1人1组 学号：姓名： ￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣ 一、实验目的 1.理解重载运算符的意义。 2.掌握使用成员函数、友员函数重载运算符的特点。 3.掌握重载运算符函数的调用方法。 4.掌握动态联编的概念。 5.掌握虚函数和纯虚函数的使用方法。 二、实验原理介绍 设计性实验 具体原理请见实验内容和步骤 实现对抽象类的继承，通过operator函数调用的形式,实现运算符的重载 三、实验设备介绍 软件需求: windows或linux下的c++编译器 硬件需求: 对于硬件方面的要求，建议配置是Pentium III 450以上的CPU处理器，64MB以上的内存，200MB的自由硬盘空间、CD-ROM驱动器、能支持24位真彩色的显示卡、彩色显示器、打印机。 四、实验内容 某公司的员工有经理Manager、技术人员Technicist和营销人员SalsePerson，他们的薪金计算方法如下： 经理按月计酬，方法是：基本工资+奖金；技术人员按月计酬，方法是：基本工资；营销人员按月计酬，方法是：基本工资+销售利润*5%。 每类人员都有职工编号、姓名、性别、入职时间、职位、基本工资等数据；各类人员 使用统一接口get_pay()计算各类人员的月薪，重载<<运算符实现员工信息的输出。其次，设计一个统计并输出该公司员工当月薪金情况的报表类Report，该类提供insert接口向Report类的容器中添加员工信息，并提供print接口用于展示以职位为单位的每个员工的职工编号、姓名、性别、入职时间以及当月该员工的薪酬，并统计出该职位员工薪酬的最高值和最低值。为了提供更方便的查找功能，请为Report类重载[]运算符，下标值为职位，能根据职位信息查找出所有符合该职位的员工。在主函数中对实现的类进行测试，首先，创建各类人员对象，通过Report类的insert接口向报表中添加这些人员信息，然后通过Report类的print接口输出当月员工薪酬情况报表。存储员工对象的容器请选用合适的STL容器。 五程序清单 ormat("ddd")<<"\t"; cout<<(*it)->getbasicmoney()<<"\t"<<"\t"; cout<<(*it)->getpay(month) << endl; } } void Report::insert(Employee* p) { (p); } Report::~Report(){ list 多态的量子、多态的世界 我们知道，量子是最基本的能量单位，可以说是能量的最小单位，所有的微观粒子包括分子、原子、电子、光子他们都是量子的一种表现形态。其实，我们的这个世界本身都是微观粒子组成的，准确地说，整个自然界本身都是由量子组成的，宏观世界也是量子的一种表现形态。 量子的多态表现为，量子的状态没有被观察时，它是多态的，一旦被观察，则只能存在一个能量的状态。我们回忆薛定谔猫理论：设想在一个封闭的匣子里，有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时，药瓶被打破，猫将被毒死。按照常识，猫可能死了，也可能还活着。量子力学告诉我们，存在一个中间态，猫既不死也不活，直到进行观察看看发生了什么。量子力学告诉我们：除非进行观测，否则一切都不是确定的，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。我们分析薛定谔猫论的假设，匣子、毒药、猫——构成了一个统一体，这一状态猫命悬一线本身就是多态的，从某种意义上讲匣子、毒药已经是猫生存的一部分，只是他们之间是否相互作用，不相互作用，等于毒药不存在，猫存活；相互作用，猫死。在匣子的存在下，我们不观察，真的不知道是否相互作用，只能是生、死共存状态。 托马斯·杨的双缝实验，量子力学认为，观察时光子走单缝，不观察时走双缝。只取决于你测量这个物体的方式。从量子学角度看，如 果你不观察它，那么现实并不存在或是模糊的、多态的，尽管听上去非常怪异，但结果证实了量子理论的正确性。例如光子，如果你用平面镜、水等手段研究光子的性质，那么光子具有粒子性——折射、反射；如果你用类似于双缝实验的手段测量光子的性质，光子即表现为波动性。 叠加的多态量子，有人为的，更多的是自然的，观察、测量时，测量的手段、方法解除了量子的多态，即确认量子的存在状态——唯一性。叠加即量子的分身，就是量子处在不稳定的、随时可变的多重状态，测量时即确定量子多态的哪一种状态。量子纠缠其实就是量子或多态量子之间的相互作用，纠缠就是量子之间的相互吸引，既然是相互吸引，不论纠缠的量子距离多远，相互纠缠的量子其中的一个量子的运动状态被改变，另一个量子的运动状态也必然随着改变。犹如天文观察到的相互绕转的双星，假设双星中的一个由于某种原因，例如爆炸损失一部分，双星的另一个运动状态必然改变。理论推测，组成量子的“元”，半径极短约在10-24米或更小，质量极小，但是密度极大，量子纠缠是通过量子“元”形成的密度引力相互作用的，使相干量子纠缠。 其实，不仅微观世界是多态的，宏观世界也是多态的。例如一张桌子，我们不同的感觉器官感觉它，会出现不同的存在“状态”，用眼睛看我们能得到桌子的形状，并不能知道桌子的其他性质，例如硬度、味道等。我们把盲人摸象的现象应用到量子的多态现象是非常形象 多态：对于多态的实现，有三个关键字new，virtual，override的使用，多态可以简单的理解为对不同的对象调用相同的方法，表现出不同的行为，这种特性是通过继承来实现的。 例1： public class Animal { public virtual void Eat() { Console.WriteLine("Animal eat"); } } public class Cat : Animal { public override void Eat() { Console.WriteLine("Cat eat"); } } public class Dog : Animal { public override void Eat() { Console.WriteLine("Dog eat"); } } class Tester { static void Main(string[] args) { Animal[] animals = new Animal[3]; animals[0] = new Animal(); animals[1] = new Cat(); animals[2] = new Dog(); for (int i = 0; i < 3; i++) { animals[i].Eat(); } } } 输出如下： Animal eat... Cat eat... Dog eat... 在上面的例子中，通过继承，使得Animal对象数组中的不同的对象，在调用Eat()方法时，表现出了不同的行为。 1. new的用法 例2： public class Animal { 实验4 类的继承和多态机制 一、实验目的 1、掌握类的继承机制； 2、掌握子类对父类构造方法的调用； 3、掌握方法覆盖和方法重载的区别。 二、实验内容 1、定义点类Point、圆类Circle、圆柱体类Cylinder。实现继承关系。 2、定义交通工具类Vehicle，一个小车类Car。实现Car对Vehicle的继承。 三、实验步骤 1、定义点类Point、圆类Circle、圆柱体类Cylinder。实现继承关系。 设计一个表示二维平面上点的类Point，包括表示坐标位置的成员变量x和y，获取和设置x和y值的方法。 设计一个表示二维平面上圆的类Circle，它继承自类Point，还包括表示圆半径的成员变量r、获取和设置r值的方法、计算圆面积的方法。 设计一个表示圆柱体的类Cylinder,它继承自类Circle，还包括表示圆柱体高的成员h、获取和设置h的方法、计算圆柱体表面积的方法、计算圆柱体体积的方法。 建立若干个Cylinder对象，输出其轴心位置坐标、半径、高、表面积及其体积的值。 class Point{ int x; int y; ;public Point(int x,int y){ this.x =x; this.y=y; } public int getX(){ return x; } public int getY(){ return y; } } class Circle extends Point{ double r; final double PI=3.1416; public Circle(int x,int y,double m){ super(x,y); r=m; } public double getR(){ return r; } public double circlearea(){ return PI*r*r; 实验名称 java类的继承和多态实验名称 Java类的继承和多态 一、实验目的 1、理解Java类的继承和多态的概念 2、掌握类的继承机制的实现 3、掌握方法的重载，以及多态的实现。 二、实验要求 1、本实验属于验证型和设计型实验。需要根据已给的源程序运行结果，并结合问题进行新的设计; 2、对实验过程中提出的问题进行解答; 3、完成实验报告。 三、实验内容与过程 1、上机运行下面的程序，并回答下面的问题。 public class ClassOne{ int num=100; public void compute(){ num-=50; } public static void main(String args[]){ ClassOne one=new ClassOne(); ClassTwo two=new ClassTwo(); System.out.println(“num of ClassTwo:”+two.num); System.out.println(“num of ClassOne:”+two.getNum()); https://www.doczj.com/doc/4e18912274.html,pute(); System.out.println(“num of ClassTwo:”+two.num); System.out.println(“num of ClassOne:”+two.getNum()); } } class ClassTwo extends ClassOne{ int num=0; public void plus(){ num+=50; } public int getNum(){ return super.num; } } 问题: (1) 请指出Java面向对象编程中三个主要特性。 (2) Java中的继承机制是什么, (3) 请指出程序中关键字super的作用。 2、运行下面的程序，回答问题。class Monkey{ private int age=10; void speak(){ System.out.println("I am monkey."); } } 多态性是面向对象编程三个重要特性之一。Java中的多态性是通过综合应用继承、覆 盖，以及向上转型实现的。本章首先综合阐述面向对象编程的这些重要特征，引申到代码中的多态概念、多态带来的好处，以及多态能够解决的问题。然后通过实例详细讨论多态技术 在编程中的应用。 3：如何在程序中最有效地计算众多不同几何体的表面积comArea ()? 计算表面积的方法，如comArea，包括其 他类似方法，如comArea，print()，等等，都可应用多态来解决。因为这 些方法都可以针对不同的几何体，进行运算和操作。即：形态不一、方法相同、内容多样。 public abstract class shape { public double area(){ return 0; } public void print(){ } } public class sphere extends shape{ private double r; public sphere(double r){ this.r=r; } public void print(){ System.out.println("球的半径："+r); } public double area(){ return Math.PI*r*r*r*4/3; } } public class comArea { public static void main(String[] args) { shape h[]; h=new shape[2]; h[0]=new sphere(10); h[1]=new square(10,10,10); Operator.areaMax(h); } } public class Operator { //将长方形和圆看做Shape类型 public static void areaMax(shape h[]){ shape max; for(int i=1;i Java的多态性 面向对象编程有三个特征，即封装、继承和多态。 封装隐藏了类的内部实现机制，从而可以在不影响使用者的前提下改变类的内部结构，同时保护了数据。 继承是为了重用父类代码，同时为实现多态性作准备。那么什么是多态呢？ 方法的重写、重载与动态连接构成多态性。Java之所以引入多态的概念，原因之一是它在类的继承问题上和C++不同，后者允许多继承，这确实给其带来的非常强大的功能，但是复杂的继承关系也给C++开发者带来了更大的麻烦，为了规避风险，Java只允许单继承，派生类与基类间有IS-A的关系（即“猫”is a “动物”）。这样做虽然保证了继承关系的简单明了，但是势必在功能上有很大的限制，所以，Java引入了多态性的概念以弥补这点的不足，此外，抽象类和接口也是解决单继承规定限制的重要手段。同时，多态也是面向对象编程的精髓所在。 要理解多态性，首先要知道什么是“向上转型”。 我定义了一个子类Cat，它继承了Animal类，那么后者就是前者是父类。我可以通过 Cat c = new Cat(); 实例化一个Cat的对象，这个不难理解。但当我这样定义时： Animal a = new Cat(); 这代表什么意思呢？ 很简单，它表示我定义了一个Animal类型的引用，指向新建的Cat类型的对象。由于Cat是继承自它的父类Animal，所以Animal类型的引用是可以指向Cat类型的对象的。那么这样做有什么意义呢？因为子类是对父类的一个改进和扩充，所以一般子类在功能上较父类更强大，属性较父类更独特， 定义一个父类类型的引用指向一个子类的对象既可以使用子类强大的功能，又可以抽取父类的共性。 所以，父类类型的引用可以调用父类中定义的所有属性和方法，而对于子类中定义而父类中没有的方法，它是无可奈何的； 实验四多态性 一、实验目的 1、掌握运算符重载的基本方法。 2、掌握友元运算符函数和成员运算符函数的使用方法及两者之间的不同。 3、学习虚函数的定义与使用方法。 4、了解静态多态性和动态多态性。 5、学习使用虚函数和继承实现动态多态性。 二、试验内容 1、编写一个程序，要求： （1）生明一个类Complex（复数类），定义类Complex的两个对象c1和c2，对象c1通过构造函数直接指定复数的实部和虚部（类私有数据成员为double类型：real和imag）为2.5及3.7，对象c2通过构造函数直接指定复数的实部和虚部为4.2及6.5； （2）定义友元运算符重载函数，它以c1、c2对象为参数，调用该函数时能返回两个复数对象相加操作； （3）定义成员函数print，调用该函数时，以格式“real+imag i”输出当前对象的实部和虚部，例如：对象的实部和虚部分别是4.2和6.5，则调用print函数输出格式为：4.2+6.5 i； （4）编写主程序，计算出复数对象c1和c2相加结果，并将其结果输出。 #include complex::complex(double r,double i) { real=r; imag=i; } complex operator+(complex &a,complex &b) {complex temp; temp.imag=a.imag+b.imag; temp.real=a.real+b.real; return temp; } void complex::print() { cout< Java多态 1. Java中除了static和final方法外，其他所有的方法都是运行时绑定的。private 方法都被隐式指定为final的，因此final的方法不会在运行时绑定。当在派生类中重写基类中static、final、或private方法时，实质上是创建了一个新的方法。 2.在派生类中，对于基类中的private方法，最好采用不同的名字。 3.包含抽象方法的类叫做抽象类。注意定义里面包含这样的意思，只要类中包含一个抽象方法，该类就是抽象类。抽象类在派生中就是作为基类的角色，为不同的子类提供通用的接口。 4.对象清理的顺序和创建的顺序相反，当然前提是自己想手动清理对象，因为大家都知道Java垃圾回收器。 5.在基类的构造方法中小心调用基类中被重写的方法，这里涉及到对象初始化顺序。 6.构造方法是被隐式声明为static方法。 7.用继承表达行为间的差异，用字段表达状态上的变化。 在JAVA中有两种多态是指：运行时多态和编译时多态。 关于类的多态性简介如下： 多态(polymorphism)意为一个名字可具有多种语义.在程序设计语言中,多态性是指”一种定义,多种实现”.例如,运算符+有多种含义,究竟执行哪种运算取决于参加运算的操作数类型: 1+2 //加法运算符 “1” + “2” //字符串连接运算,操作数是字符串 多态性是面向对象的核心特征之一,类的多态性提供类中成员设计的灵活性和方法执行的多样性. 1、类多态性表现 (1)方法重载 重载表现为同一个类中方法的多态性.一个类生命多个重载方法就是为一种功能提供多种实现.编译时,根据方法实际参数的数据类型\个数和次序,决定究竟应该执行重载方法中的哪一个. (2)子类重定义从父类继承来的成员 当子类从父类继承来的成员不适合子类时,子类不能删除它们,但可以重定义它们,使弗雷成员适应子类的新需求.子类重定义父类成员,同名成员在父类与子类之间表现出多态性,父类对象引用父类成员,子类对象引用子类成员,不会产生冲突和混乱. 子类可重定义父类的同名成员变量,称子类隐藏父类成员变量.子类也可以重定义父类的同名成员方法，当子类方法的参数列表与父类方法参数列表完全相同时，称为子类方法覆盖第七章继承多态练习题
C++对多态的理解
实验8_继承和多态
实验八 多态性
Java多态的综合例子
Java中的多态用法实例分析
实验三多态性实验报告
多态的量子
多态的实现
实验4 类的继承和多态机制
实验名称 java类的继承和多态
java多态的实际应用
java多态性
实验四 多态性
java多态
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