本文原文來自：什麼是多態？面向對象中對多態的理解

什麼是多態

多態（Polymorphism）是面向對象編程（OOP）中的一個核心概念，它允許對象以多種形式出現。多態性使得同一個接口可以用於不同的數據類型，從而使得代碼更加靈活和可擴展。

簡單來説，多態就是一個接口，一個類，一個抽象類，一個類裏面的方法，不同類的同一個方法，都可以有多種實現，這個在面向對象裏面，就對應着繼承、重載、重寫等具體的方式。

多態的優點優點：

• 靈活性：多態性允許同一個接口用於不同的對象，從而使得代碼更加靈活。
• 可擴展性：可以在不修改現有代碼的情況下，通過添加新的類來擴展程序的功能。
• 代碼重用：通過多態性，可以編寫更加通用和可重用的代碼。

多態性是面向對象編程中的一個重要特性，它允許對象以多種形式出現，從而使得代碼更加靈活和可擴展。通過編譯時多態（如函數重載和運算符重載）和運行時多態（如虛函數和接口），可以實現不同的多態性行為。

多態的類型

多態性主要分為兩種類型：

• 編譯時多態（靜態多態）：

  • 函數重載（Function Overloading）：同一個函數名可以有不同的參數列表，從而實現不同的功能。
  • 運算符重載（Operator Overloading）：允許用户定義或重定義運算符的行為。

• 運行時多態（動態多態）：

  • 虛函數（Virtual Functions）：通過基類指針或引用調用派生類的函數，實現動態綁定。
  • 接口和抽象類：通過接口或抽象類定義統一的接口，不同的類可以實現這些接口，從而實現多態性。

編譯時多態的例子

函數重載

#include <iostream>

class Print {
public:
    void show(int i) {
        std::cout << "Integer: " << i << std::endl;
    }

    void show(double d) {
        std::cout << "Double: " << d << std::endl;
    }

    void show(const std::string& s) {
        std::cout << "String: " << s << std::endl;
    }
};

int main() {
    Print p;
    p.show(5);          // 輸出: Integer: 5
    p.show(3.14);       // 輸出: Double: 3.14
    p.show("Hello");    // 輸出: String: Hello

    return 0;
}

運算符重載

#include <iostream>

class Complex {
public:
    double real, imag;

    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

    Complex operator + (const Complex& other) {
        return Complex(real + other.real, imag + other.imag);
    }

    void display() {
        std::cout << real << " + " << imag << "i" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Complex c1(3.0, 4.0), c2(1.0, 2.0);
    Complex c3 = c1 + c2;
    c3.display();  // 輸出: 4 + 6i

    return 0;
}

運行時多態的例子

虛函數

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual void show() {
        std::cout << "Base class show function" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        std::cout << "Derived class show function" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr;
    Derived derivedObj;
    basePtr = &derivedObj;

    basePtr->show(); // 輸出: Derived class show function

    return 0;
}

接口和抽象類

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 純虛函數
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Circle" << std::endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing Square" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shape1 = new Circle();
    Shape* shape2 = new Square();

    shape1->draw(); // 輸出: Drawing Circle
    shape2->draw(); // 輸出: Drawing Square

    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}