什么叫多态，C++是如何实现多态的

### C++ 中多态的概念及实现方式 #### 多态的定义 多态性（Polymorphism）是面向对象编程的核心概念之一，表示同一操作作用于不同的对象上可以有不同的解释并产生不同执行结果的能力。在 C++ 中，多态分为两种形式：静态多态和动态多态。 --- #### 静态多态 静态多态也被称为编译时多态，其核心机制包括 **函数重载** 和 **运算符重载**。这种类型的多态由编译器在编译期间解析完成，因此称为静态多态[^4]。 例如，在同一个范围内定义多个同名但参数列表不同的函数即为函数重载： ```cpp void display(int value); void display(double value); ``` 当调用 `display` 函数时，编译器会根据传入的实际参数类型选择合适的版本进行调用。 --- #### 动态多态 动态多态是指运行时才确定具体的操作行为，通常通过继承和虚函数来实现。它的关键是利用基类指针或引用指向派生类对象，并调用派生类中重新定义的方法。这种方式实现了真正的“一种接口，多种方法”的效果[^1]。 ##### 虚函数的作用 为了支持动态多态，C++ 提供了关键字 `virtual` 来声明虚函数。一旦某个函数被标记为虚拟，则该函数会在派生类中保留相同的签名以便覆盖。即使使用的是基类指针或者引用，实际调用的仍然是派生类中的版本[^2]。 以下是基于虚函数的一个简单示例[^3]: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Person { public: virtual void fun() { cout << "全价票" << endl; // 成人票全价 } }; class Student : public Person { public: virtual void fun() override { cout << "半价票" << endl; // 学生票半价 } }; void BuyTicket(Person* p) { p->fun(); } int main() { Person adult; Student student; BuyTicket(&adult); // 输出: 全价票 BuyTicket(&student); // 输出: 半价票 return 0; } ``` 在这个例子中，尽管两次都传递了一个 `Person*` 类型的指针给 `BuyTicket()` 方法，但由于第二个实例实际上是一个 `Student` 对象，最终调用了 `Student::fun()` 版本而不是 `Person::fun()` 的默认实现。 --- #### 动态绑定与虚函数表 (vtable) 动态多态背后的技术支撑在于所谓的 *虚函数表*(Virtual Table)，简称 vtable。每当创建一个含有至少一个虚函数的类时，编译器都会为其生成一张特殊的表格——虚函数表。这张表记录着所有可能被覆写的虚函数入口地址。而每一个此类的对象内部则隐含存储有一个指向对应虚函数表的指针 `_vptr`。 继续上面的例子，当我们创建一个新的 `Student` 实例时，系统自动设置好它的 `_vptr` 指向特定于 `Student` 的那张虚函数表；于是即便我们只持有原始类型为 `Person*` 的句柄也能正确找到目标成员函数的位置。 另外值得注意的一点是，如果子类未显式标注新定义的函数为 `virtual` ，只要原基础类别里已有的那个原型已经设定了此属性，那么它仍然会被视为可覆盖的形式参与后续逻辑判断过程[^5]。 --- #### 总结 综上所述，C++ 支持两层意义上的多态表达：一是借助语法糖衣如函数/运算符重载达成早期固定的静态表现模式切换需求；二是依靠抽象层次上的继承体系配合虚函数技术构建灵活适应性强的应用场景解决方案集锦。 ---

<think>好的，用户想了解C++中多态的概念和用法，以及示例代码。我需要先回顾多态的基本概念，然后结合用户提供的引用内容来组织回答。 首先，多态在C++中主要通过虚函数实现，分为编译时多态（如函数重载）和运行时多态（虚函数）。用户提供的示例中有虚函数的使用，比如引用[1]中的`virtual void Func1()`，引用[3]中的虚析构函数，以及引用[4]中的月薪计算示例。需要重点解释运行时多态，因为这是C++中多态的核心部分。 接下来，用户的问题需要使用方法说明和示例代码。根据引用[2]，当不使用虚函数时，派生类的函数不会覆盖基类，导致静态绑定，结果总是调用基类方法。而使用虚函数后，如引用[3]的析构函数，能正确调用派生类的析构函数，避免内存泄漏。引用[4]的示例展示了多态在实际中的应用，不同职位员工计算月薪的方式不同，通过基类指针调用虚函数实现动态绑定。 我需要分步骤解释多态的使用方法：定义虚函数、通过基类指针或引用调用、确保正确析构。然后提供示例代码，比如引用[4]的月薪计算，并可能补充一个更基础的例子。同时要注意用户提供的代码中的问题，如引用[2]未使用虚函数导致的问题，引用[3]虚析构函数的重要性。 还要确保回答中引用正确的文献，如引用[2]说明未使用虚函数的结果，引用[3]说明虚析构的必要性，引用[4]展示多态应用。此外，用户可能对虚函数表、内存布局感兴趣，如引用[1]中类的大小涉及虚函数表指针，但用户可能不需要深入这部分，除非问题涉及。 最后，生成的相关问题需要与多态相关，如多态的实现原理、虚函数表、虚析构函数的作用、动态绑定的应用场景等，参考用户提供的引用内容中的例子来设计问题。</think>### C++多态概念与使用方法 #### 一、多态的定义与分类 多态是面向对象编程三大特性之一，分为两种形式： 1. **编译时多态**：通过函数重载/运算符重载实现，例如$f(int)$和$f(double)$ 2. **运行时多态**：通过虚函数机制实现，例如基类指针调用不同派生类的方法[^2][^4] #### 二、虚函数使用方法 1. **定义虚函数**：在基类中使用`virtual`关键字 ```cpp class Employee { public: virtual double calculateSalary() = 0; // 纯虚函数 }; ``` 2. **派生类重写**：override关键字（C++11起） ```cpp class Manager : public Employee { public: double calculateSalary() override { return 8000; // 经理固定月薪 } }; ``` 3. **通过基类指针/引用调用** ```cpp Employee* emp = new Technician(); cout << emp->calculateSalary(); // 动态绑定到Technician的方法 ``` #### 三、完整示例代码（基于引用[4]） ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Employee { public: virtual double calculateSalary() = 0; virtual ~Employee() {} // 虚析构函数[^3] }; class Manager : public Employee { public: double calculateSalary() override { return 8000; } }; class Technician : public Employee { int hours; public: Technician(int h) : hours(h) {} double calculateSalary() override { return hours * 100; } }; int main() { Employee* emp1 = new Manager(); Employee* emp2 = new Technician(160); cout << "Manager salary: " << emp1->calculateSalary() << endl; // 输出8000 cout << "Technician salary: " << emp2->calculateSalary() << endl; // 输出16000 delete emp1; delete emp2; } ``` #### 四、关键注意事项 1. **虚析构函数必要性**：当存在继承关系时，基类必须声明虚析构函数，否则可能造成派生类资源泄漏[^3] 2. **override关键字**：C++11引入，明确表示重写虚函数，避免函数签名错误 3. **内存布局**：包含虚函数的类会自动生成虚函数表指针（vptr），如引用[1]中的类B会增加指针大小