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什么是静态多态?它与重载有何区别?

归档日期:05-29       文本归类:多态      文章编辑:爱尚语录

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  也就是我们常说的函数重载(function overloading)。基于不同的参数列表,同一个函数名字可以指向不同的函数定义:

  当程序被编译时,表达式ADD(i1, i2)和ADD(s1, s2)分别被替换为两个整数相加和两个字符串相加的具体表达式。整数相加体现为求和,而字符串相加则体现为连接。程序的输出结果符合直觉:

  这就是众所周知的的多态。现代面向对象语言对这个概念的定义是一致的。其技术基础在于继承机制和虚函数。例如,我们可以定义一个抽象基类Vehicle和两个派生于Vehicle的具体类Car和Airplane:

  客户程序可以通过指向基类Vehicle的指针(或引用)来操纵具体对象。通过指向基类对象的指针(或引用)来调用一个虚函数,会导致对被指向的具体对象之相应成员的调用:

  此例中,关键的多态接口元素为虚函数run()。由于run_vehicle()的参数为指向基类Vehicle的指针,因而无法在编译期决定使用哪一个版本的run()。在运行期,为了分派函数调用,虚函数被调用的那个对象的完整动态类型将被访问。这样一来,对一个Car对象调用run_vehicle(),实际上将调用Car::run(),而对于Airplane对象而言将调用Airplane::run()。

  在run_vehicles()中,vehicles[i]-run()依据正被迭代的元素的类型而调用不同的成员函数。这从一个侧面体现了面向对象编程风格的优雅。

  如果说动态多态是通过虚函数来表达共同接口的话,那么静态多态则是通过彼此单独定义但支持共同操作的具体类来表达共同性,换句话说,必须存在必需的同名成员函数。

  我们可以采用静态多态机制重写上一节的例子。这一次,我们不再定义vehicles类层次结构,相反,我们编写彼此无关的具体类Car和Airplane(它们都有一个run()成员函数):

  现在Vehicle用作模板参数而非公共基类对象(事实上,这里的Vehicle只是一个符合直觉的记号而已,此外别无它意)。经过编译器处理后,我们最终会得到run_vehicleCar()和 run_vehicleAirplane()两个不同的函数。这和动态多态不同,动态多态凭借虚函数分派机制在运行期只有一个run_vehicle()函数。

  我们无法再透明地处理异质对象集合了,因为所有类型都必须在编译期予以决定。不过,为不同的vehicles引入不同的集合只是举手之劳。由于无需再将集合元素局限于指针或引用,我们现在可以从执行性能和类型安全两方面获得好处:

  在一些高级C++应用中,我们可能需要结合使用动态多态和静态多态两种机制,以期达到对象操作的优雅、安全和高效。例如,我们既希望一致而优雅地处理vehicles的run问题,又希望安全而高效地完成给飞行器(飞机、飞艇等)进行空中加油这样的高难度动作。为此,我们首先将上面的vehicles类层次结构改写如下:

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