C++类的使用（五）—— 多态

时隔数月，我决定把这个系列继续写下去。

多态，顾名思义，就是多种形态，多种类型。
那就奇怪了，难不成可以把一个类直接转成另一个类？
错，其实多态是指从一个继承系里的类型互相转换。
先看代码事例

#include class Base
{
public:virtual void output(){std::cout << "This is Base" << std::endl;}
};
class B: public A
{
public:virtual void output(){std::cout << "This is Derived" << std::endl;}void newOutput(){std::cout << "This is Derived(new)" << std::endl;}
};void foo1(Base);
void foo2(Base *);
void foo3(Base &);int main()
{Derived d;foo1(d);foo2(&d);foo3(d);
}void foo1(Base a)
{std::cout << "In function `foo1': ";a.output();//!a.newOutput();
}
void foo2(Base *a)
{std::cout << "In function `foo2': ";a->output();//!a->newOutput();
}
void foo3(Base &a)
{std::cout << "In function `foo3': ";a.output();//!a.newOutput();
}

基于之前的学习，我认为对代码无需任何解释，直接看输出

In function `foo1': This is Base
In function `foo2': This is Derived
In function `foo3': This is Derived

事实上，在调用函数时，*C++*对d作了一个类型转换(cast)
将Derived转为Base，Derived *转为Base *，将Derived转为Derived &转为Base &
那转换之后到底发生了什么？答案看输出就知道了
对于类型直接转换(foo1)，成员函数output被转成了父类Base的output
对于类型指针的转换(foo2)以及类型引用的转换(foo3)，成员函数output不变
但细心的读着会发现，我在每个函数都注释了一行//!...
如果把//!去掉，是会报错的，也就是说，无论哪种类型的转换，都不能保留不是父类的成员函数

同时，你还会发现，output函数的定义多了个virtual，这种函数叫虚函数，是父类鼓励子类重写(override)的函数，事实上还有一个函数叫纯虚函数，它的声明如virtual void foo() = 0;，也是成员函数，但不同的是它没有定义，所以含有纯虚函数的类叫抽象类(abstract class)，是不能实例化(instantiate)的，但是如果它的子类实现了纯虚函数，那么这个子类是可以被使用的。
举个例子

class A
{
public:virtual void output() = 0; // 纯虚函数
};
class B
{
public:virtual void output() // 实现纯虚函数{std::cout << "This is B" << std::endl;}
};int main()
{A a; // 报错，类A是抽象类，不能实例化A *pa; // 不报错A &ra; // 不报错pa = new A; // 报错，类A时抽象类pa = new B; // 不报错，类B实现了纯虚函数delete pa;
}

那么多态到底有什么用？
其实我已开始对多态也不是很了解
但自从我学习了C++的一个扩展语言Qt后，我一下子明白了多态的重要性
举个例子

#include 
class Student
{
public:std::string name();void setName(const std::string &name);	// 使用常引用传输比值传输快int id();void setId(int id); // 对于基本类型，引用分左值引用和右值引用，较为麻烦，还是使用值传输int age();void setAge(int age);
protected:std::string _name;int _id;int _age;
};
class Teacher
{
public:std::string name();void setName(const std::string &name);	// 使用常引用传输比值传输快int salary();void setSalary(int salary); // 对于基本类型，引用分左值引用和右值引用，较为麻烦，还是使用值传输int age();void setAge(int age);
protected:std::string _name;int _salary;int _age;
};

这里实现我就不写了，就是直接赋值，直接返回
现在看似没什么问题
但如果你想建立一个数据库，存了许许多多职业
或者你想给他们加一个walk函数，加一个sleep函数，加一个doJob函数，你要怎么管理？
事实上这是一个继承的问题，最好的方法就是写一个Person类，包含人的共性，然后将Student和Teacher函数继承Person，然后新增特异性的函数
但如果没有多态，怎么将一个Student转换为Person？
有了多态，我们就可以这样写：void foo(Person *person);，而不用管这个person到底是Student还是Teacher，只管执行person->doJob();就行了
或许我这个例子不是很典型，但是如果你学过Qt，或者看过Qt的一些代码，你会发现，Qt的核心就是以多态为基础的
比如Qt中有一个类叫QObject，这个类是大部分Qt类的基类，那么它到底有什么用呢？
在Qt中，有一个机制叫信号-槽机制，这个机制允许一个sender发射(emit)信号(signal)，而一个receiver接受这个信号。但Qt不可能把sender和receiver的类型全部罗列一遍，那就以ZObject为基类，写了一个函数
int connect(QObject *sender, const char *signal, QObject *receiver, const char *slot);
这就是多态真正的用武之地

本序列的文章：
C++类的使用（一）
C++类的使用（二）—— explicit构造与const成员变量赋值
C++类的使用（三）—— 封装
C++类的使用（四）—— 继承
C++类的使用（五）—— 多态
C++类的使用（六）—— 判断继承

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