編程技術(shù)中多態(tài)性分析

1、面向?qū)ο缶幊讨械亩鄳B(tài)性-季松華【基于c+ , java概念上基本完全一樣，只是在實(shí)現(xiàn)上有些細(xì)微差別基本數(shù)據(jù)類型：整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符等運(yùn)算符：加減乘除等】目前，面向?qū)ο缶幊谭浅５牧餍?，面向?qū)ο缶幊逃腥筇卣?，分別是 封裝、繼承和多態(tài)性本課堂主要討論多態(tài)性什么是多態(tài)性？一：多態(tài)性定義多態(tài)性，按字面理解就是多種形狀，比如有生物多態(tài)性，基因多態(tài)性等等計(jì)算機(jī)編程中的定義：相同的方法調(diào)用可實(shí)現(xiàn)不同的實(shí)現(xiàn)方式，簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是“一個(gè)接口，多種方法”舉一個(gè)例子，計(jì)算機(jī)硬件里面的輸入輸出設(shè)備，我們統(tǒng)稱為I/O設(shè)備，而具體的設(shè)備實(shí)體 輸入的有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等等，輸出的有顯示器、打印機(jī)、音響等等，這個(gè)例子中的I/O

2、設(shè)備就是一個(gè)統(tǒng)一的接口，而鍵盤、顯示器呢就是具體的實(shí)現(xiàn)，（堆?？梢源鎯?chǔ)各種格式的數(shù)據(jù)，包括整型，浮點(diǎn)或字符。不管存儲(chǔ)的是何種數(shù)據(jù)，堆棧的算法實(shí)現(xiàn)是一樣的。 針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型， 編程人員不必手工選擇，只需使用統(tǒng)一接口名，系統(tǒng)可自動(dòng)選擇。）下面討論多態(tài)性在我們編程中的表現(xiàn)形式二：多態(tài)性表現(xiàn)形式：主要有以下4中：強(qiáng)制多態(tài)、重載多態(tài)、類型參數(shù)化（模板）多態(tài)以及包含多態(tài)強(qiáng)制多態(tài)性：強(qiáng)制是指兩種不同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換的一種語義操作；程序設(shè)計(jì)語言中基本數(shù)據(jù)類型的大多數(shù)操作符，在發(fā)生不同類型的數(shù)據(jù)之間混合運(yùn)算時(shí)，-般都會(huì)進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，以符合函數(shù)或操作符的要求，即隱式的轉(zhuǎn)換程序員也可以顯示的進(jìn)行強(qiáng)制操作，

3、即顯示的轉(zhuǎn)換比如說整形與浮點(diǎn)型相加，3+3.14通過轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口（某種數(shù)據(jù)類型）多種實(shí)現(xiàn)（多種數(shù)據(jù)類型）重載多態(tài)性：重載包括運(yùn)算符重載和函數(shù)重載，編譯系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)類型及個(gè)數(shù)的最佳匹配，自動(dòng)確定調(diào)用哪一個(gè)函數(shù)，就是函數(shù)重載，相應(yīng)的，對(duì)于已有的運(yùn)算符賦予多重含義，使得同一個(gè)運(yùn)算符作用于不同的數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生不同的行為，就是運(yùn)算符重載運(yùn)算符重載：有兩種，一種是重載為類的成員函數(shù)，一種是重載為類的友元函數(shù)，面向?qū)ο缶幊讨杏幸粋€(gè)很重要的概念，類，類的實(shí)例就是對(duì)象，在進(jìn)行對(duì)象與基本數(shù)據(jù)類型它們之運(yùn)算的時(shí)候，常常需要進(jìn)行操作符重載，為什么？基本數(shù)據(jù)類型都是已經(jīng)定義好的,間的運(yùn)算都是可以預(yù)知的，比如一個(gè)整

4、數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)相加3+3.14 ,結(jié)果可不可以預(yù)知？可以的，系統(tǒng)能知道應(yīng)該產(chǎn)生什么樣的結(jié)果6.14吧而一個(gè)對(duì)象與對(duì)象相加或者一個(gè)對(duì)象與一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型相加，系統(tǒng)能知道應(yīng)該產(chǎn)生什么樣的結(jié)果嗎？比如“人”這樣一個(gè)對(duì)象與整數(shù) 3相加，你能知道是年齡加 3呢還是身高加3?不知道的，所以要進(jìn)行運(yùn)算符重載，那么你可以重載為年齡加3而不是身高加3通過這種方法，就為“加法運(yùn)算”這一種接口符實(shí)現(xiàn)了不同的行為函數(shù)重載：允許功能相近的的函數(shù)在相同的作用域內(nèi)同名定義，這樣就比較方便記憶， 便于使用，程序設(shè)計(jì)也就更加靈活函數(shù)重載，就是同名函數(shù)，函數(shù)名字相同，參數(shù)類型不同或者個(gè)數(shù)不同或者兩者都不同C語言中沒有函數(shù)重載這個(gè)概念

5、，c+/java中有，舉一個(gè)例子，實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算的函數(shù)，取名為sum,帶兩個(gè)參數(shù)可以是兩個(gè)整形，浮點(diǎn)型，字符串這就是多態(tài)性的表現(xiàn)，一種接口，多種方法類型參數(shù)化多態(tài)：有模板函數(shù)，模板類；當(dāng)一個(gè)函數(shù)(類)統(tǒng)一的對(duì)若干類型參數(shù)操作，這 些類型又表現(xiàn)出某些公共的語義特性時(shí)，就可以用模版函數(shù)或模板類來描述。這就是參數(shù)類型多態(tài)。模板函數(shù)、模版類的定義方法參考相關(guān)的書籍，本處不再贅述?！灸０婧瘮?shù)Template T add ( T a, T b )Return a+b;)模板類Template Class A T j;Public:A(T a) j = a; );卜模板技術(shù)的多態(tài)性是最好理解的，也稱為最純的多

6、態(tài)一個(gè)模板就是一個(gè)接口，通過對(duì)模板的演化，就可以產(chǎn)生許許多多的具體的實(shí)現(xiàn)方法需要注意的是：在類型參數(shù)化多態(tài)中，一個(gè)多態(tài)函數(shù)(類)必須至少帶一個(gè)類型參數(shù)，該類型參數(shù)確定函數(shù)(類)在每次執(zhí)行時(shí)操作數(shù)的類型，包含多態(tài)：基礎(chǔ)是繼承和虛函數(shù)， 也是常說的面向?qū)ο缶幊讨械牡亩鄳B(tài)技術(shù)，虛函數(shù)是引入了派生概念后，用來表現(xiàn)基類和派生類的成員函數(shù)之間的一種關(guān)系的，其為C+語言提供了靈活的多態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)制，虛函數(shù)在基類中定義，需要定義為虛函數(shù)的成員函數(shù)在其聲明中加上關(guān)鍵字virtual,舉一個(gè)例子 父類 汽車，有一個(gè)接口方法：駕駛，派生類 卡車，小轎車，分別實(shí)現(xiàn)了各自的駕駛方法好，現(xiàn)在，定義一個(gè)父類汽車的指針 （或引用

7、），當(dāng)該指針（或引用）對(duì)應(yīng)于卡車時(shí)，駕駛表現(xiàn)的是卡車的駕駛技術(shù)，當(dāng)該指針（或引用）對(duì)應(yīng)于小轎車時(shí)，駕駛表現(xiàn)的是小轎車的駕駛技術(shù)，大家知道，小轎車是拿的是 c照，卡車可能就是 A照了，對(duì)于駕駛技術(shù)的要求是不同的，即一個(gè)接口，多種方法多態(tài)性剛才，討論了多態(tài)性的表現(xiàn)形式，下面談一下多態(tài)性的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)三：多態(tài)性的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：分為兩種：靜態(tài)綁定技術(shù)：在生成可執(zhí)行代碼之前， 在編譯程序時(shí)，由編譯器決定使用某種具體的實(shí)現(xiàn)，比如強(qiáng)制、重載、類型參數(shù)化，強(qiáng)制：類型轉(zhuǎn)換在編譯時(shí)就已經(jīng)完成重載：函數(shù)名在調(diào)用時(shí)相同， 在底層是不同的，編譯時(shí)會(huì)根據(jù)參數(shù)的不同重新生成不同的函數(shù)名類型參數(shù)化：模版不能直接使用，需要進(jìn)行演化，就

8、是生成各種具體的函數(shù)或類，都屬于這一種技術(shù)，也稱為靜態(tài)多態(tài)動(dòng)態(tài)綁定技術(shù)：運(yùn)行時(shí)決定，也稱為動(dòng)態(tài)多態(tài)比如前面所說的包含多態(tài)就是這種動(dòng)態(tài)多態(tài)如何實(shí)現(xiàn)？當(dāng)我們實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候會(huì)，系統(tǒng)會(huì)為該對(duì)象分配內(nèi)存， 含有虛函數(shù)的對(duì)象的內(nèi)存會(huì)比不含有虛函數(shù)的對(duì)象多 4個(gè)字節(jié)，即一個(gè)指針 的大小，該指針被稱為 虛指針【每個(gè)含有虛函數(shù)的類，實(shí)例化對(duì)象時(shí)，內(nèi)存中會(huì)額外分配4個(gè)字節(jié)，保存一個(gè)虛指針(vptr),該虛指針指向一張?zhí)摵瘮?shù)表(vtbl),表中每一項(xiàng)是一個(gè)虛函數(shù)的地址，也就是說,虛函數(shù)表的每一項(xiàng)是一個(gè)虛函數(shù)的指針。沒有虛函數(shù)的C+類，是不會(huì)有虛函數(shù)表的。兩張圖：Chssl構(gòu)件寅腑仃3b上a*!t；unc);.:二

9、二工：vfunci I)； ：一!- vfunc2 (); v i 11 l vfunc3()；A Cktssl二vfUnelOA Classi: Ali.mc 20A Class 30C la5sl nieiiifimcO-1)0/vfbiKZX)Clais2，忤俄的比如，父類汽車的指針(或引用)，運(yùn)行時(shí)獲得小轎車對(duì)象內(nèi)存，當(dāng)調(diào)用方法駕駛時(shí)，就會(huì)通過小轎車的虛指針找到小轎車對(duì)應(yīng)的虛函數(shù)表，然后在表里查找駕駛這個(gè)方法，并調(diào)用該方法，于是，表現(xiàn)出來就是小轎車的駕駛可以看出，真正跟面向?qū)ο缶幊逃忻芮新?lián)系的多態(tài)性是包含多態(tài)四：總結(jié)： 通過前面的分析，可以看到,進(jìn)行抽象（類型轉(zhuǎn)換，重載等程序員在編寫代碼的時(shí)候，往往需要對(duì)一些具有共性的東西,等，只是層次不一樣），使之變成一個(gè)統(tǒng)一的接