C 的多型性以及靜態聯編和動態聯編

2021-06-22 15:51:55 字數 4193 閱讀 1292

首先要介紹一下c++的多型性

多型性可以簡單地概括為「乙個介面,多種方法」,程式在執行時才決定呼叫的函式,它是物件導向程式設計領域的核心概念。多型(polymorphisn),字面意思多種形狀。

c++多型性是通過虛函式來實現的,虛函式允許子類重新定義成員函式,而子類重新定義父類的做法稱為覆蓋(override),或者稱為重寫。(這裡我覺得要補充,重寫的話可以有兩種,直接重寫成員函式和重寫虛函式,只有重寫了虛函式的才能算作是體現了c++多型性)而過載則是允許有多個同名的函式,而這些函式的引數列表不同,允許引數個數不同,引數型別不同,或者兩者都不同。編譯器會根據這些函式的不同列表,將同名的函式的名稱做修飾,從而生成一些不同名稱的預處理函式,來實現同名函式呼叫時的過載問題。但這並沒有體現多型性。

多型與非多型的實質區別就是函式位址是早繫結還是晚繫結。如果函式的呼叫,在編譯器編譯期間就可以確定函式的呼叫位址,並生產**,是靜態的,就是說位址是早繫結的。而如果函式呼叫的位址不能在編譯器期間確定,需要在執行時才確定,這就屬於晚繫結。

那麼多型的作用是什麼呢,封裝可以使得**模組化,繼承可以擴充套件已存在的**,他們的目的都是為了**重用。而多型的目的則是為了介面重用。也就是說,不論傳遞過來的究竟是那個類的物件,函式都能夠通過同乙個介面呼叫到適應各自物件的實現方法。

最常見的用法就是宣告基類的指標,利用該指標指向任意乙個子類物件,呼叫相應的虛函式,可以根據指向的子類的不同而實現不同的方法。如果沒有使用虛函式的話,即沒有利用c++多型性,則利用基類指標呼叫相應的函式的時候,將總被限制在基類函式本身,而無法呼叫到子類中被重寫過的函式。因為沒有多型性,函式呼叫的位址將是一定的,而固定的位址將始終呼叫到同乙個函式,這就無法實現乙個介面,多種方法的目的了。

c++多型的筆試題目

#includeusing namespace std;

class a

virtual void fun() };

class b : public a

void fun() };

int main(void)

第乙個p->foo()和p->fuu()都很好理解,本身是基類指標,指向的又是基類物件,呼叫的都是基類本身的函式,因此輸出結果就是1、2。

第二個輸出結果就是1、4。p->foo()和p->fuu()則是基類指標指向子類物件,正式體現多型的用法,p->foo()由於指標是個基類指標,指向是乙個固定偏移量的函式,因此此時指向的就只能是基類的foo()函式的**了,因此輸出的結果還是1。而p->fun()指標是基類指標,指向的fun是乙個虛函式,由於每個虛函式都有乙個虛函式列表,此時p呼叫fun()並不是直接呼叫函式,而是通過虛函式列表找到相應的函式的位址,因此根據指向的物件不同,函式位址也將不同,這裡將找到對應的子類的fun()函式的位址,因此輸出的結果也會是子類的結果4。

筆試的題目中還有乙個另類測試方法。即

b *ptr = (b *)&a;  ptr->foo();  ptr->fun();

問這兩呼叫的輸出結果。這是乙個用子類的指標去指向乙個強制轉換為子類位址的基類物件。結果,這兩句呼叫的輸出結果是3,2。

並不是很理解這種用法,從原理上來解釋,由於b是子類指標,雖然被賦予了基類物件位址,但是ptr->foo()在呼叫的時候,由於位址偏移量固定,偏移量是子類物件的偏移量,於是即使在指向了乙個基類物件的情況下,還是呼叫到了子類的函式,雖然可能從始到終都沒有子類物件的例項化出現.

而ptr->fun()的呼叫,可能還是因為c++多型性的原因,由於指向的是乙個基類物件,通過虛函式列表的引用,找到了基類中fun()函式的位址,因此呼叫了基類的函式。由此可見多型性的強大,可以適應各種變化,不論指標是基類的還是子類的,都能找到正確的實現方法。

補充:令人迷惑的隱藏規則

本來僅僅區別過載與覆蓋並不算困難,但是c++的隱藏規則使問題複雜性陡然增加。這裡「隱藏」是指派生類的函式遮蔽了與其同名的基類函式,規則如下:

1.如果派生類的函式與基類的函式同名,但是引數不同。此時,不論有無virtual關鍵字,基類的函式將被隱藏(注意別與過載混淆)

2.如果派生類的函式與基類的函式同名,並且引數也相同,但是基類函式沒有virtual關鍵字。此時,基類的函式被隱藏(注意別與覆蓋混淆)

c++純虛函式

一、定義

純虛函式是在基類中宣告的虛函式,它在基類中沒有定義,但要求任何派生類都要定義自己的實現方法。在基類中實現純虛函式的方法是在函式原型後加「=0」 

virtual void funtion()=0

二、引入原因

1、為了方便使用多型特性,我們常常需要在基類中定義虛函式。 

2、在很多情況下,基類本身生成物件是不合情理的。例如,動物作為乙個基類可以派生出老虎、孔雀等子類,但動物本身生成物件明顯不合常理。 

為了解決上述問題,引入了純虛函式的概念,將函式定義為純虛函式(方法:virtual returntype function()= 0;),則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實現多型性。同時含有純虛函式的類稱為抽象類,它不能生成物件。這樣就很好地解決了上述兩個問題。

三、相似概念

1、多型性 

指相同物件收到不同訊息或不同物件收到相同訊息時產生不同的實現動作。c++支援兩種多型性:編譯時多型性,執行時多型性。 

a、編譯時多型性:通過過載函式實現 

b、執行時多型性:通過虛函式實現。

2、虛函式 

虛函式是在基類中被宣告為virtual,並在派生類中重新定義的成員函式,可實現成員函式的動態

覆蓋(override)

3、抽象類 

包含純虛函式的類稱為抽象類。由於抽象類包含了沒有定義的純虛函式,所以

不能定義抽象類的物件。

靜態聯編和動態聯編 聯編

就是將模組或者函式合併在一起生成可執行**的處理過程,同時對每個模組或者函式呼叫分配記憶體位址,並且對外部訪問也分配正確的記憶體位址,它是電腦程式彼此關聯的過程。按照聯編所進行的階段不同,可分為兩種不同的聯編方法:

靜態聯編

和動態聯編。

靜態聯編

是指在編譯階段就將函式實現和函式呼叫關聯起來,因此靜態聯編也叫早繫結,在編譯階段就必須了解所有的函式或模組執行所需要檢測的資訊,它對函式的選擇是基於指向物件的指標(或者引用)的型別,c語言中,所有的聯編都是靜態聯編。

動態聯編

是指在程式執行的時候才將函式實現和函式呼叫關聯,因此也叫執行時繫結或者晚繫結,動態聯編對函式的選擇不是基於指標或者引用,而是基於物件型別,不同的物件型別將做出不同的編譯結果。c++中一般情況下聯編也是靜態聯編,但是一旦涉及到多型和虛函式就必須要使用動態聯編了。下面將介紹一下多型。 多型

:字面的含義是具有多種形式或形態。c++多型有兩種形式,動態多型和靜態多型;動態多型是指一般的多型,是通過類繼承和虛函式機制實現的多型;靜態多型是通過模板來實現,因為這種多型實在編譯時而非執行時,所以稱為靜態多型。

動態多型例子:

#include #include /** 

*shape

*/class cshape

virtual ~cshape(){}

virtual void draw() = 0;};

/***point

*/class cpoint : public cshape

~cpoint(){}

void draw() };

/***line

*/class cline : public cshape

~cline(){}

void draw() };

void main()

由上面的例子,大家應該能理解什麼是多型了:也就是乙個draw() 可以有兩種實現,並且是在執行時決定的,在編譯階段不知道,也不可能知道!只有在執行的時候才能知道我們生成的shape是那種圖形,當然要實現這種效果就需要動態聯編了,在基類我們會把想要多型的函式宣告為虛函式,而虛函式的實現原理就使用了動態聯編。

靜態多型的例子:

在上面例子的基礎之上新增模板函式:

template void drawshape(t* t)

修改main函式為如下:

void main()

多型的實現方式以及動態聯編 靜態聯編

多型,顧名思義 多種狀態 在物件導向語言中,介面的多種不同實現方式即為多型。也就是允許將子類型別的指標賦值給父類型別的指標。class a classb public a c 中的多型實現方法為 過載 覆蓋 函式模板三種方法。其中過載是指在同一類中函式過載實現多型,覆蓋則是帶有虛函式的繼承 過載的多...

C 靜態聯編和動態聯編

聯編就是將模組或者函式合併在一起生成可執行 的處理過程,同時對每個模組或者函式呼叫分配記憶體位址,並且對外部訪問也分配正確的記憶體位址,它是電腦程式彼此關聯的過程。按照聯編所進行的階段不同,可分為兩種不同的聯編方法 靜態聯編和動態聯編。靜態聯編是指在編譯階段就將函式實現和函式呼叫關聯起來,因此靜態聯...

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