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[原创](Modern C++)现在C++的关键性概念: 通俗易懂的解释“多态“与“虚函数“的内在关系

news 来源：原创 2025/7/20 17:32:27

常用网名: 猪头三
出生日期: 1981.XX.XX
企鹅交流: 643439947
个人网站: 80x86汇编小站
编程生涯: 2001年~至今[共23年]
职业生涯: 21年
开发语言: C/C++、80x86ASM、PHP、Perl、Objective-C、Object Pascal、C#、Python
开发工具: Visual Studio、Delphi、XCode、Eclipse、C++ Builder
技能种类: 逆向驱动磁盘文件
研发领域: Windows应用软件安全/Windows系统内核安全/Windows系统磁盘数据安全/macOS应用软件安全
项目经历: 磁盘性能优化/文件系统数据恢复/文件信息采集/敏感文件监测跟踪/网络安全检测

[序言]
在现代C++开发中, 掌握多态性概念是非常重要的, 它允许我们在程序运行时动态地选择正确的函数实现. 本文将深入探讨多态、虚函数这2个关键性概念, 并通过实际示例来解释它们之间的区别和使用方法.

[什么是多态]
通过虚函数, 纯虚函数, 以及重写的方式, 动态地让基类拥有不同的行为特征, 而这些行为特征来自于它自身的派生类. 关键字: virtual 和 override, 也就是说多态性是一种非常强大和灵活的概念, 它允许一个基类引用或指针被绑定到其派生类对象, 从而调用适当的方法, 此时基类能体现出不同派生类的独特行为.

下面是一个简单而实用的例子来探讨现代C++中多态性的应用: 让动物发出声音

首先, 定义了一个基类Animal, 它有两个私有数据成员和三个公共方法:

1. mpr_wstr_Name: 存储动物的名称.
2. 无参数构造函数: 默认情况下, 动物的名称被设置为"Unknown(未知)".
3. 带参数类构造函数: 允许在创建对象时指定动物的名称.
4. mpu_fun_getName: 返回动物的名称.
5. mpu_pro_getSound: 一个虚拟方法, 用于获取动物发出的声音. 注意到这个方法被声明为虚函数(使用virtual关键字), 以便在后续派生类中进行覆盖.

接下来, 创建了一个派生自基类Animal的派生类Cat:

1. 无参数构造函数: 调用基类构造函数并设置动物的名称为"Cat".
2. mpu_pro_getSound: 覆盖基类方法, 让猫发出独特的叫声(在这里是"喵喵"). 注意使用了override关键字来显式地指示正在覆盖虚函数.

最后, 在main函数中演示了多态性的使用:

1. 创建一个基类对象class_Animal并调用mpu_pro_getSound方法, 此时输出为"叫声:未知", 因为动物的类型是未知的.
2. 创建了一个派生类对象class_Cat和一个指向基类的指针pclass_Animal, 然后将其绑定到class_Cat. 此时, 调用mpu_pro_getSound方法输出为"叫声:喵喵", 体现了多态性, 即基类引用或指针可以动态地绑定到适当的派生类对象上.
3. 还展示了一种通过函数参数传递派生类对象的引用并调用虚拟方法来体现多态性的方式

// 动物类
class Animal {private:// 动物名字std::wstring mpr_wstr_Name;public:// 无参数构造函数Animal():mpr_wstr_Name{L"Name: Unknow"}{}// 带参数类构造函数Animal(const std::wstring& wstr_param_Name) : mpr_wstr_Name{ wstr_param_Name }{}// 获取动物名称std::wstring mpu_fun_getName() const { return mpr_wstr_Name; }// 获取动物叫声 (virtual 关键字, 让此方法具有多态性质, 比如可以发出猫叫声, 或者狗叫声)virtual void mpu_pro_getSound() const {std::cout << "叫声:未知" << std::endl;}};// 猫类
class Cat : public Animal {public:// 无参数构造函数// 注意: 这里初始化动物名称为:"Cat"Cat():Animal{ L"Name: Cat"} {}// 猫叫声 (同时通过 override 关键字, 让动物类也具有猫的叫声)void mpu_pro_getSound() const override {std::cout << "叫声:喵喵" << std::endl;}
};// 获取目标动物的叫声
// 注意: 为了形成多态性, 参数类型必须是引用类型
void pro_getSound(Animal& class_param_Animal)
{class_param_Animal.mpu_pro_getSound();
}int main()
{// 叫声的多态性演示[1]: 动物类未知的叫声Animal class_Animal{};class_Animal.mpu_pro_getSound();// 叫声的多态性演示[2]: 让动物类具有猫的叫声Cat class_Cat{};Animal *pclass_Animal = &class_Cat;pclass_Animal->mpu_pro_getSound();// 叫声的多态性演示[3]: 让动物类具有猫的叫声 备注: pro_getSound()参数类型是动物类的引用 pro_getSound(class_Cat);return 0;}

[结尾]
通过这个简单而实用的例子, 可以看到现代C++中的多态性是如何通过虚函数使得程序更加灵活、可扩展和易于维护的. 希望这篇博客能够帮助你更深入地理解现代C++编程中的多态性概念.

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