C语言对象编程第三弹：多态 / 开普饭

多态的概念及C++例子

关于多态，之前整理的《什么是面向对象？》这篇文章有说到：

多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。

比如关于多态的C++的例子（该C++代码来自菜鸟教程）：

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#include <iostream> using namespace std;


// 基类  

class Shape 

{

   protected:

      int width, height;

   public:

      Shape( int a=0, int b=0)

      {

         width = a;

         height = b;

      }

      virtual int area()

      {

         cout << "Parent class area" <<endl;

         return 0;

      }

};
// 派生类Rectangle

class Rectangle: public Shape

{

   public:

      Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }

      int area ()

      { 

         cout << "Rectangle class area" <<endl;

         return (width * height); 

      }

};
// 派生类Triangle

class Triangle: public Shape

{

   public:

      Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }

      int area ()

      { 

         cout << "Triangle class area" <<endl;

         return (width * height / 2); 

      }

};

// 程序的主函数 int main( ) { Shape *shape; Rectangle rec(10,7); Triangle tri(10,5); // 存储矩形的地址 shape = &rec; // 调用矩形的求面积函数 area shape->area(); // 存储三角形的地址 shape = &tri; // 调用三角形的求面积函数 area shape->area(); return 0; }

编译、运行结果为：

代码中用到了一个关键字：virtual，这是C++的关键字。基类中用virtual关键字修饰的函数叫做虚函数。

这虚函数有点像弱定义的感觉，先定义一个弱的/虚的函数，其它地方再定义同名的真的函数，实际用的是真的函数。

该例中，在派生类中重新定义基类中定义的虚函数area时，会告诉编译器不要静态链接到该函数，而是根据所调用的对象类型来选择调用真正的函数。

假如这个例子中不使用virtual来修饰基类中的area函数，则上例输出结果则为：

显然，如果没有virtual来修饰的话，用到的都是基类中的area。

本篇笔记我们还需要知道一个知识：虚函数表。具体介绍如（图片截图自百度百科）：

本篇笔记关于C++相关知识的就不再拓展，感兴趣的朋友可自行查资料进行学习。下面来看看C语言中怎么来实现上诉的例子：

C语言多态实例分析

这一节我们用C语言来实现上述例子的功能。下面看具体实现：

1、虚函数表

首先，我们可以使用函数指针来模拟C++的虚函数表：

/* 模拟C++的虚函数表 */ typedef struct _Ops { int (*area)(void); }Ops;

2、基类Shape：

/* 基类 */ typedef struct _Shape { Ops ops; int width; int height; }Shape;

3、派生类Rectangle、Triangle

/* 派生类Rectangle */ typedef struct _Rectangle { Shape shape; char rectangle_name[20]; }Rectangle;

/* 派生类Triangle */ typedef struct _Triangle { Shape shape; char triangle_name[20]; }Triangle;

4、两个派生类对应的area函数

/* Rectangle的area函数 */ int rectangle_area(void) { printf("Rectangle class area\n"); }

/* Triangle的area函数 */ int triangle_area(void) { printf("Triangle class area\n"); }

5、主函数/测试函数

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/* 主函数 */ int main(void) { Rectangle rectangle; memset(&rectangle, 0, sizeof(Rectangle)); rectangle.shape.ops.area = rectangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */


Triangle triangle;

 memset(&triangle, 0, sizeof(Triangle));

 triangle.shape.ops.area = triangle_area; /* 与自己的area函数做绑定 */
Shape *shape;
shape = (Shape*)&rectangle;

 shape->ops.area();

shape = (Shape*)&triangle; shape->ops.area(); return 0; }

编译、运行结果为：