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c++中什么是多态_c++多态机制与应用示例

冰火之心

发布： 2025-10-11 16:42:01

原创

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多态是C++三大特性之一，通过虚函数实现运行时多态，允许基类指针调用派生类重写函数，实现“一种接口，多种实现”，提升程序灵活性与可扩展性。

c++中什么是多态_c++多态机制与应用示例

多态是C++面向对象编程的三大核心特性之一（封装、继承、多态），它允许不同类的对象对同一消息作出不同的响应。简单说，就是“一种接口，多种实现”。C++中的多态主要通过虚函数和继承机制来实现，分为编译时多态（如函数重载）和运行时多态（最常见的是基于虚函数的动态绑定）。

运行时多态：虚函数与动态绑定

运行时多态是C++中最典型的多态形式，依赖于基类指针或引用调用虚函数时，实际执行哪个函数由对象的真实类型在运行时决定。

实现步骤：

在基类中将需要多态调用的函数声明为virtual（虚函数）
派生类中重写该函数（函数名、参数列表、返回类型一致）
使用基类指针或引用指向派生类对象，并调用虚函数

示例代码：

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#include <iostream>
using namespace std;
<p>class Animal {
public:
virtual void speak() {
cout << "Animal makes a sound" << endl;
}
};</p><p>class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks: Woof!" << endl;
}
};</p><p>class Cat : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Cat meows: Meow!" << endl;
}
};</p><p>int main() {
Animal<em> animal1 = new Dog();
Animal</em> animal2 = new Cat();</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>animal1->speak();  // 输出: Dog barks: Woof!
animal2->speak();  // 输出: Cat meows: Meow!

delete animal1;
delete animal2;
return 0;

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}

在这个例子中，虽然指针类型是Animal*，但调用speak()时会根据实际对象类型执行对应的版本，这就是动态多态的体现。

纯虚函数与抽象类

有时候我们希望基类中的某个函数没有具体实现，只作为接口规范，这时可以使用纯虚函数。包含纯虚函数的类称为抽象类，不能实例化。

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语法：virtual 返回类型函数名() = 0;

示例：

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0;  // 纯虚函数
    virtual ~Shape() {}  // 虚析构函数建议加上
};
<p>class Circle : public Shape {
private:
double radius;
public:
Circle(double r) : radius(r) {}
double area() const override {
return 3.14159 <em> radius </em> radius;
}
};</p><p>class Rectangle : public Shape {
private:
double width, height;
public:
Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
double area() const override {
return width * height;
}
};</p>

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这样可以统一处理各种图形：

void printArea(const Shape& s) {
    cout << "Area: " << s.area() << endl;
}
<p>int main() {
Circle c(5);
Rectangle r(4, 6);</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>printArea(c);  // 输出圆的面积
printArea(r);  // 输出矩形的面积

return 0;

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}