C++編譯期多態(tài)與運(yùn)行期多態(tài)是什么樣的，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問(wèn)題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。
今日的C++不再是個(gè)單純的“帶類的C”語(yǔ)言，它已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)多種次語(yǔ)言所組成的語(yǔ)言集合，其中泛型編程與基于它的STL是C++發(fā)展中最為出彩的那部分。在面向?qū)ο驝++編程中，多態(tài)是OO三大特性之一，這種多態(tài)稱為運(yùn)行期多態(tài)，也稱為動(dòng)態(tài)多態(tài);在泛型編程中，多態(tài)基于template(模板)的具現(xiàn)化與函數(shù)的重載解析，這種多態(tài)在編譯期進(jìn)行，因此稱為編譯期多態(tài)或靜態(tài)多態(tài)。
運(yùn)行期多態(tài)
運(yùn)行期多態(tài)的設(shè)計(jì)思想要?dú)w結(jié)到類繼承體系的設(shè)計(jì)上去。對(duì)于有相關(guān)功能的對(duì)象集合，我們總希望能夠抽象出它們共有的功能集合，在基類中將這些功能聲明為虛接口(虛函數(shù))，然后由子類繼承基類去重寫(xiě)這些虛接口，以實(shí)現(xiàn)子類特有的具體功能。典
class Animal
{
public :
virtual void shout() = 0;
};
class Dog :public Animal
{
public:
virtual void shout(){ cout << "汪汪!"< }; class Cat :public Animal { public: virtual void shout(){ cout << "喵喵~"< }; class Bird : public Animal { public: virtual void shout(){ cout << "嘰喳!"< }; int main() { Animal * anim1 = new Dog; Animal * anim2 = new Cat; Animal * anim3 = new Bird; //藉由指針(或引用)調(diào)用的接口，在運(yùn)行期確定指針(或引用)所指對(duì)象的真正類型，調(diào)用該類型對(duì)應(yīng)的接口 anim1->shout();
anim2->shout();
anim3->shout();
//delete 對(duì)象
...
return 0;
}
運(yùn)行期多態(tài)的實(shí)現(xiàn)依賴于虛函數(shù)機(jī)制。當(dāng)某個(gè)類聲明了虛函數(shù)時(shí)，編譯器將為該類對(duì)象安插一個(gè)虛函數(shù)表指針，并為該類設(shè)置一張的虛函數(shù)表，虛函數(shù)表中存放的是該類虛函數(shù)地址。運(yùn)行期間通過(guò)虛函數(shù)表指針與虛函數(shù)表去確定該類虛函數(shù)的真正實(shí)現(xiàn)。
運(yùn)行期多態(tài)的優(yōu)勢(shì)還在于它使處理異質(zhì)對(duì)象集合稱為可能：
//我們有個(gè)動(dòng)物園，里面有一堆動(dòng)物
int main()
{
vectoranims;
Animal * anim1 = new Dog;
Animal * anim2 = new Cat;
Animal * anim3 = new Bird;
Animal * anim4 = new Dog;
Animal * anim5 = new Cat;
Animal * anim6 = new Bird;
//處理異質(zhì)類集合
anims.push_back(anim1);
anims.push_back(anim2);
anims.push_back(anim3);
anims.push_back(anim4);
anims.push_back(anim5);
anims.push_back(anim6);
for (auto & i : anims)
{
i->shout();
}
//delete對(duì)象
//...
return 0;
}
總結(jié)：運(yùn)行期多態(tài)通過(guò)虛函數(shù)發(fā)生于運(yùn)行期
編譯期多態(tài)
對(duì)模板參數(shù)而言，多態(tài)是通過(guò)模板具現(xiàn)化和函數(shù)重載解析實(shí)現(xiàn)的。以不同的模板參數(shù)具現(xiàn)化導(dǎo)致調(diào)用不同的函數(shù)，這就是所謂的編譯期多態(tài)。相比較于運(yùn)行期多態(tài)，實(shí)現(xiàn)編譯期多態(tài)的類之間并不需要成為一個(gè)繼承體系，它們之間可以沒(méi)有什么關(guān)系，但約束是它們都有相同的隱式接口。我們將上面的例子改寫(xiě)為:
class Animal
{
public :
void shout() { cout << "發(fā)出動(dòng)物的叫聲" << endl; }; }; class Dog { public: void shout(){ cout << "汪汪!"< }; class Cat { public: void shout(){ cout << "喵喵~"< }; class Bird { public: void shout(){ cout << "嘰喳!"< }; template void animalShout(T & t) { t.shout(); } int main() { Animal anim; Dog dog; Cat cat; Bird bird; animalShout(anim); animalShout(dog); animalShout(cat); animalShout(bird); getchar(); } 在編譯之前，函數(shù)模板中t.shout()調(diào)用的是哪個(gè)接口并不確定。在編譯期間，編譯器推斷出模板參數(shù)，因此確定調(diào)用的shout是哪個(gè)具體類型的接口。不同的推斷結(jié)果調(diào)用不同的函數(shù)，這就是編譯器多態(tài)。這類似于重載函數(shù)在編譯器進(jìn)行推導(dǎo)，以確定哪一個(gè)函數(shù)被調(diào)用。 運(yùn)行期多態(tài)與編譯期多態(tài)優(yōu)缺點(diǎn)分析 運(yùn)行期多態(tài)優(yōu)點(diǎn)
OO設(shè)計(jì)中重要的特性，對(duì)客觀世界直覺(jué)認(rèn)識(shí)。
能夠處理同一個(gè)繼承體系下的異質(zhì)類集合。
運(yùn)行期多態(tài)缺點(diǎn)
運(yùn)行期間進(jìn)行虛函數(shù)綁定，提高了程序運(yùn)行開(kāi)銷。
龐大的類繼承層次，對(duì)接口的修改易影響類繼承層次。
由于虛函數(shù)在運(yùn)行期在確定，所以編譯器無(wú)法對(duì)虛函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
虛表指針增大了對(duì)象體積，類也多了一張?zhí)摵瘮?shù)表，當(dāng)然，這是理所應(yīng)當(dāng)值得付出的資源消耗，列為缺點(diǎn)有點(diǎn)勉強(qiáng)。
編譯期多態(tài)優(yōu)點(diǎn)
它帶來(lái)了泛型編程的概念，使得C++擁有泛型編程與STL這樣的強(qiáng)大武器。
在編譯器完成多態(tài)，提高運(yùn)行期效率。
具有很強(qiáng)的適配性與松耦合性，對(duì)于特殊類型可由模板偏特化、全特化來(lái)處理。
編譯期多態(tài)缺點(diǎn)
程序可讀性降低，代碼調(diào)試帶來(lái)困難。
無(wú)法實(shí)現(xiàn)模板的分離編譯，當(dāng)工程很大時(shí)，編譯時(shí)間不可小覷。
無(wú)法處理異質(zhì)對(duì)象集合。
關(guān)于顯式接口與隱式接口
所謂的顯式接口是指類繼承層次中定義的接口或是某個(gè)具體類提供的接口，總而言之，我們能夠在源代碼中找到這個(gè)接口.顯式接口以函數(shù)簽名為中心，例如
void AnimalShot(Animal & anim)
{
anim.shout();
}
我們稱shout為一個(gè)顯式接口。在運(yùn)行期多態(tài)中的接口皆為顯式接口。
而對(duì)模板參數(shù)而言，接口是隱式的，奠基于有效表達(dá)式。例如：
template
void AnimalShot(T & anim)
{
anim.shout();
}
對(duì)于anim來(lái)說(shuō)，必須支持哪一種接口，要由模板參數(shù)執(zhí)行于anim身上的操作來(lái)決定，在上面這個(gè)例子中，T必須支持shout()操作，那么shout就是T的一個(gè)隱式接口。
關(guān)于C++編譯期多態(tài)與運(yùn)行期多態(tài)是什么樣的問(wèn)題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開(kāi)，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。
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