C++的多态性

各种编程语⾔的特点

C语⾔：

C语⾔是介于汇编语⾔和⾼级语⾔之间的语⾔，属于⾼级语⾔，也称为中级语⾔，是集汇编和⾼级语⾔优点于⼀⾝的程序设计语⾔。于1972

年在美国贝尔实验室⾥问世。早期的C语⾔主要⽤于UNIX系统。由于C语⾔的强⼤功能和各⽅⾯的优点逐渐为⼈们认识，到了九⼗年代，C语⾔开始进⼊其他操作系统，并很快在各类⼤、中、⼩和微型计算机上得到⼴泛的应⽤。成为当代最优秀的程序设计语⾔之⼀。

C的特点

1． 是⼀种结构化语⾔。层次清晰，便于按模块化⽅式组织程序，易于调试和维护。

2． C语⾔的表现能⼒和处理能⼒极强。不仅具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构，它还可以直接访问内存的物理

地址，进⾏位级别的操作。

3． 由于C语⾔实现对硬件的编程操作，所以既可⽤于系统软件的开发，也适合于应⽤软件的开发。C语⾔还具有效率⾼，可移植性强等特

点。因此⼴泛地移植到了各类计算机上，从⽽形成了多种版本的C语⾔。

4． 由于C语⾔允许直接对位、字节和地址进⾏操作，能实现汇编语⾔的⼤部分功能。

5． ⽬标代码质量⾼，程序执⾏效率⾼。

总体上来说，C语⾔的优点是简洁、紧凑、使⽤⽅便、灵活、易于学习和应⽤。仅有32个关键字。9种控制语句，程序的书写形式也很⾃由。

C语⾔的弱点：⾮强类型；语法限制不严格，使得编程者⽆法过多地依赖C编译程序去查错；缺少实时检查，如数组越界等。

从严格上来说，C语⾔是块结构语⾔，这是因为它在结构上类似于ALGOL、Pascal和Modula-2。从技术上讲，块结构语⾔允许在过程和函数中定义过程和函数。因为C语⾔不允许在函数中定义函数，所以不能称为通常意义上的块结构语⾔。

C语⾔作为⼀门⾯向过程的计算机语⾔，⾄今已有三⼗多年历史，应⽤⼴泛，⽆论是Windows还是Linux，你所看到的底层都是⽤C写的。⼤

部分的⽹络协议也都是⽤C实现的。你看到的最漂亮的游戏画⾯也是⽤C实现的，⼯业控制程序也是⽤C实现的。不过C不是万能，只是某些⽅⾯它适⽤⽽已。

２００２年第２期　第５卷（总１５期）　西安联台大学学报　Ｊｏｕｒｒ￣ｌ　ｏｆＸｉ’ａｌｌ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｕｍｖｅｒ￣ｔｙ　．５　Ｎｏ　２　Ａｐｒ．２００２　

文章编号：１００８—７７７Ｘ（２００２｝０２　００６０—０５　

面向对象程序设计语言Ｃ＋＋中多态性的实现方式　

张莉　

（陕西师范大学计算机科学学院，陡西西安７１００６２）　

摘要：多态性是面向对象程序设计语言Ｃ＋＋的重要概念之一本文详细讨论了在ｃ＋＋中多态　

性的４种实现方式、各自的特征以及在程序设计中的应用，最后对这４种实现方式进哥亍了比较　

关键词：多态性；类；虚函数；模板；重载　

中图分类号：ＴＩＰ　３１１．１１　文献标识码：Ａ　

多态性是面向对象程序设计的一太支柱，它指的是在基类中定义的属性或服务被派生类继承之后，　

可　表现出不同的行为．也就是指一段程序能够处理不同类型对象的能力在面向对象程序设计语言　

ｃ＋＋中，这种多态性的实现方式有４种，分别是强制多态、重载多态、类型参数化多态和包含多态其　

中，类型参数化多态和包含多态称为一般多态性，用来系统地描述语义上相关的一组类型；强制多态和　

重载多态称为特殊多态性，用来描述语义上无关联的类型间的关系下面详细介绍这４种多态性的具体　

应用．　

１　包含多态　

在Ｃ＋＋中公有继承关系是一种包含关系派生类直接公有继承基类定义中的属性或服务，如果１　

个程序段既能处理基类的对象也能处理基类的派生类的对象，该程序段称为多态程序段ｃ＋＋采用虚　

函数实现包含多态　一个函数一旦声明为虚函数，在编译阶段，编译器并不按照它的静态类型为它生成　

调用此函数的版本，而只为它生成虚函数表（表中存放与此函数同名、同参数、同返回值的虚函数的地　

址）．在程序运行时，再根据实际对象的类型，查虚函数表，找出相应版本的函数后，才能使用它因此，这　

种不是在编译阶段而是在运行阶段动态确定应使用哪一个虚函数的方式叫动态束定．　

要把一个函数声明为虚函数，只要在原函数的声明之前加上ｖｉｒｔｕｌ关键字即可利用虚函数进行动　

C++中几种多态

从广义上说，多态性是指一段程序能够处理多种类型对象的能力。在c++语言中，这种多态性可以通过强制多态、重载多态、类型参数化多态、包含多态4种形式来实现。类型参数化多态和包含多态统称为一般多态性，用来系统地刻画语义上相关的一组类型。重载多态和强制多态统称为特殊多态性，用来刻画语义上无关联的类型间的关系。

包含多态是指通过子类型化，1个程序段既能处理类型t的对象，也能够处理类型t的子类型s的对象，该程序段称为多态程序段。公有继承能够实现子类型。在包含多态中，1个对象可以被看作属于不同的类，其间包含关系的存在意味着公共结构的存在。包含多态在不少语言中存在，如整数类型中的子集构成1个子类型。每一个子类型中的对象可以被用在高一级的类型中，高一级类型中的所有操作可用于下一级的对象。在c++中公有继承关系是一种包含多态，每一个类可以直接公有继承父类或多个父类，如语句class ? dpublic ? p1，public ? p2{……}；表示类d分别是类p1和类p2的子类型。

类型参数化多态是指当1个函数(类)统一地对若干类型参数操作时，这些类型表现出某些公共的语义特性，而该函数(类)就是用来描述该特性的。在类型参数化多态中，1个多态函数(类)必须至少带有1个类型参数，该类型参数确定函数(类)在每次执行时操作数的类型。这种函数(类)也称类属函数(类)。类型参数化多态的应用较广泛，被称为最纯的多态。

重载是指用同一个名字命名不同的函数或操作符。函数重载是c++对一般程序设计语言中操作符重载机制的扩充，它可使具有相同或相近含义的函数用相同的名字，只要其参数的个数、次序或类型不一样即可。

c 多态性实验报告

C++多态性实验报告

引言：

多态性是面向对象编程中的一个重要概念，它允许我们以一种统一的方式处理不同类型的对象。在C++中，多态性通过虚函数和指针或引用来实现。本实验旨在探索C++中多态性的实际应用，并通过实验结果来验证其效果。

实验步骤：

1. 创建基类和派生类：

首先，我们创建一个基类Animal，其中包含一个虚函数makeSound()用于发出动物的声音。然后，我们创建两个派生类Dog和Cat，它们分别继承自Animal类，并实现自己的makeSound()函数。

2. 创建动态数组：

接下来，我们创建一个动态数组，其中包含不同类型的动物对象。这样我们就可以在一个数组中存储不同类型的对象，并以统一的方式处理它们。

3. 调用虚函数：

通过使用基类指针或引用，我们可以调用派生类中的虚函数。这样，无论基类指针指向的是派生类的对象还是基类的对象，都可以正确地调用派生类的函数。我们可以通过遍历动态数组来调用每个动物对象的makeSound()函数，并观察到不同类型的动物发出不同的声音。

实验结果：

我们创建了一个动态数组，其中包含了两个Dog对象和两个Cat对象。通过遍历数组并调用makeSound()函数，我们观察到每个动物对象都发出了与其类型相对应的声音。这证明了多态性的实际应用，即通过统一的接口处理不同类型的对象。

讨论与总结：

多态性是面向对象编程中的重要概念，它提供了一种灵活的方式来处理不同类型的对象。通过使用虚函数和基类指针或引用，我们可以以统一的方式处理派生类对象，并实现动态绑定。这种灵活性使得我们的代码更加可扩展和可维护。

然而，多态性也带来了一些性能开销。由于需要在运行时确定函数的调用地址，多态性可能会导致一定的性能损失。因此，在实际编程中，我们需要根据具体情况来权衡使用多态性的利与弊。

总之，本实验通过实际应用验证了C++中多态性的效果，并讨论了其优缺点。多态性是面向对象编程中的重要概念，对于提高代码的可扩展性和可维护性具有重要意义。在实际编程中，我们应该灵活运用多态性，权衡其利与弊，以实现高效、可靠的程序设计。