作者:Nicrosoft(奈软 nicrosoft@sunistudio.com)
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多态性,这个面向对象编程领域的核心概念,本身的内容博大精深,要以一文说清楚实在是不太可
能。加之作者本人也还在不断学习中,水平有限。因此本文只能描一下多态的轮廓,使读者能够了解个大
概。如果有描的不准的地方,欢迎指出,或与作者探讨(作者Email:nicrosoft@sunistudio.com)
首先,什么是多态(Polymorphisn)?按字面的意思就是"多种形状"。我手头的书上没有找到一个
多态的理论性的概念的描述。暂且引用一下Charlie Calverts的对多态的描述吧--多态性是允许你将父
对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对
象的特性以不同的方式运作(摘自"Delphi4 编程技术内幕")。简单的说,就是一句话:允许将子类类
型的指针赋值给父类类型的指针。多态性在Object Pascal和C++中都是通过虚函数(Virtual Function)
实现的。
好,接着是"虚函数"(或者是"虚方法")。虚函数就是允许被其子类重新定义的成员函数。而子
类重新定义父类虚函数的做法,称为"覆盖"(override),或者称为"重写"。
这里有一个初学者经常混淆的概念。覆盖(override)和重载(overload)。上面说了,覆盖是指子
类重新定义父类的虚函数的做法。而重载,是指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许
参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)。其实,重载的概念并不属于"面向对象编程",
重载的实现是:编译器根据函数不同的参数表,对同名函数的名称做修饰,然后这些同名函数就成了不同
的函数(至少对于编译器来说是这样的)。如,有两个同名函数:function func(p:integer):integer;
和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的:int_func、
str_func。对于这两个函数的调用,在编译器间就已经确定了,是静态的(记住:是静态)。也就是说,
它们的地址在编译期就绑定了(早绑定),因此,重载和多态无关!真正和多态相关的是"覆盖"。当子
类重新定义了父类的虚函数后,父类指针根据赋给它的不同的子类指针,动态(记住:是动态!)的调用
属于子类的该函数,这样的函数调用在编译期间是无法确定的(调用的子类的虚函数的地址无法给出)。
因此,这样的函数地址是在运行期绑定的(晚邦定)。结论就是:重载只是一种语言特性,与多态无关,
与面向对象也无关!
引用一句Bruce Eckel的话:"不要犯傻,如果它不是晚邦定,它就不是多态。"
那么,多态的作用是什么呢?我们知道,封装可以隐藏实现细节,使得代码模块化;继承可以扩展已
存在的代码模块(类);它们的目的都是为了--代码重用。而多态则是为了实现另一个目的--接口重
用!而且现实往往是,要有效重用代码很难,而真正最具有价值的重用是接口重用,因为"接口是公司最
有价值的资源。设计接口比用一堆类来实现这个接口更费时间。而且接口需要耗费更昂贵的人力的时
间。"
其实,继承的为重用代码而存在的理由已经越来越薄弱,因为"组合"可以很好的取代继承的扩展现
有代码的功能,而且"组合"的表现更好(至少可以防止"类爆炸")。因此笔者个人认为,继承的存在
很大程度上是作为"多态"的基础而非扩展现有代码的方式了。
什么是接口重用?我们举一个简单的例子,假设我们有一个描述飞机的基类(Object Pascal语言描
述,下同):
type
plane = class
public
procedure fly(); virtual; abstract; //起飞纯虚函数
procedure land(); virtual; abstract; //着陆纯虚函数
function modal() : string; virtual; abstract; //查寻型号纯虚函数
end;
然后,我们从plane派生出两个子类,直升机(copter)和喷气式飞机(jet):
copter = class(plane)
private
fModal : String;
public
constructor Create();
destructor Destroy(); override;
procedure fly(); override;
procedure land(); override;
function modal() : string; override;
end;
jet = class(plane)
private
fModal : String;
public
constructor Create();
destructor Destroy(); override;
procedure fly(); override;
procedure land(); override;
function modal() : string; override;
end;
现在,我们要完成一个飞机控制系统,有一个全局的函数 plane_fly,它负责让传递给它的飞机起
飞,那么,只需要这样:
procedure plane_fly(const pplane : plane);
begin
pplane.fly();
end;
就可以让所有传给它的飞机(plane的子类对象)正常起飞!不管是直升机还是喷气机,甚至是现在
还不存在的,以后会增加的飞碟。因为,每个子类都已经定义了自己的起飞方式。
可以看到 plane_fly函数接受参数的是 plane类对象引用,而实际传递给它的都是 plane的子类对
象,现在回想一下开头所描述的"多态":多态性是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象
相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。
很显然,parent = child; 就是多态的实质!因为直升机"是一种"飞机,喷气机也"是一种"飞
机,因此,所有对飞机的操作,都可以对它们操作,此时,飞机类就作为一种接口。
多态的本质就是将子类类型的指针赋值给父类类型的指针(在OP中是引用),只要这样的赋值发生
了,多态也就产生了,因为实行了"向上映射"。
应用多态的例子非常普遍,在Delphi的VCL类库中,最典型的就是:TObject类有一个虚拟的Destroy
虚构函数和一个非虚拟的Free函数。Free函数中是调用Destroy的。因此,当我们对任何对象(都是
TObject的子类对象)调用 .Free();之后,都会执行 TObject.Free();,它会调用我们所使用的对象的析
构函数 Destroy();。这就保证了任何类型的对象都可以正确地被析构。
多态性作为面向对象最重要的特性,本文所提不过是沧海一粟,还有很多内容。如果可能,希望会有
后文继续探讨多态。