C++学习之路—多态性与虚函数（一）利用虚函数实现动态多态性

（根据《C++程序设计》（谭浩强）整理，整理者：华科小涛，@ http://www.cnblogs.com/hust-ghtao 转载请注明）

    多态性是面向对象程序设计的一个重要特征。顾名思义，多态性就是一个事物具有多种形态。在面向对象方法中一般是这样表述多态性的：向不同的对象发送同一个消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为。也就是说，每个对象可以用自己的方式去响应共同的消息，所谓消息，就是调用函数，不同的行为就是指不同的实现，即执行不同的函数。在C++中，多态性表现形式之一是：具有不同功能的函数可以用同一个函数名，这样就可以实现用一个函数名调用不同内容的函数。

    从系统实现的角度来看，多态性分为两类：静态多态性和动态多态性。

    静态多态性是通过函数重载实现。由函数重载和运算符重载（运算符重载实质上也是函数重载）形成的多态性属于静态多态性，要求程序在编译时就知道函数调用的全部信息，因此，在程序编译时系统就能决定要调用的是哪个函数。静态多态性的函数调用速度快、效率高，但是缺乏灵活性，在程序运行之前就已经决定了执行的函数和方法。

   动态多态性是通过虚函数实现的。特点是：不在编译时确定调用的哪个函数，而是在程序运行过程中动态地确定操作所针对的对象。

    这里先介绍动态多态性，静态多态性以后再介绍。

1    虚函数的作用

    在同一个类中是不能定义两个名字相同、参数个数和类型都相同的函数的，否则就是“重复定义”。但在类的继承层次结构中，在不同的层次中可以出现名字相同、参数个数和类型都相同而功能不同的函数，这种情况是合法的，因为它们不在同一个类中，编译系统按照同名覆盖的原则决定调用的对象。

    那么，能否用同一个调用形式来调用派生类和基类的同名函数。在程序中不是通过不同的对象名去调用不同派生层次中的同名函数，而是通过指针来调用，要做的只是在调用前临时给指针变量赋予不同的值（使之指向不同的类对象）。C++中的虚函数就是用来解决动态多态问题的。所谓虚函数，就是在基类声明函数时虚拟的，并不是实际存在的函数，然后在派生类中才正式定义此函数。在程序运行期间，用指针指向某一派生类对象，这样就能调用指针指向的派生类对象中的函数，而不会调用其他派生类中的函数。虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

    例子如下：

   1:class Student

   2: {

   3:public:

   4:     ...

   5:void display () ;             //输出数据成员 num name score 

   6:protected:

   7:int num ;

   8:     string name ;

   9:float score ;

  10: };

  11:  

  12:class Graduate : public Student

  13: {

  14:public: 

  15:     ... 

  16:void display () ;             //输出成员函数 num name score wage 

  17:private:

  18:float wage ;

  19: };

  20:  

  21:int main()

  22: {

  23:     Student stud1 ( 1001 ,"Li" , 87.5 ) ;            //定义基类对象

  24:     Graduate grad1 ( 2001 , "Wang" , 98.5 , 1200 ) ; //定义派生类对象

  25:     Student* pt = &stud1 ;                           //定义基类指针变量，指向stud1

  26:     pt->display() ;

  27:     pt = &grad1 ;                                   //基类指针变量指向派生类对象grad1

  28:     pt->display() ;

  29:  

  30:return 0 ;

  31: }