8.6 多态

多态表示“多种形态”。在 C++ 中，运行期多态让同一个调用可以根据真实对象类型选择不同实现。

关键条件是：

基类中有至少一个 virtual 函数；
派生类重写这个函数；
通过基类指针或基类引用进行调用。

没有指针或引用时，C++ 可能只按你保存的静态类型处理对象。没有 virtual 时，C++ 会使用编译期已经确定的函数。

通过基类指针进行虚函数派发

想象一个工资界面，需要打印多种员工的工资。调用者不应该为每一种员工都写一个 if。

cpp

class Employee {
public:
    virtual ~Employee() = default;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual double pay() const = 0;
};

class FullTimeEmployee : public Employee {
private:
    std::string name_;
    double monthly_salary_;

public:
    FullTimeEmployee(std::string name, double monthly_salary)
        : name_(name), monthly_salary_(monthly_salary) {}

    std::string name() const override { return name_; }
    double pay() const override { return monthly_salary_; }
};

调用者可以使用统一接口：

cpp

FullTimeEmployee alice("Alice", 5000.0);
PartTimeEmployee bob("Bob", 40.0, 80);

Employee* employees[] = { &alice, &bob };

for (Employee* employee : employees) {
    std::cout << employee->name() << ": " << employee->pay() << std::endl;
}

表达式 employee->pay() 会分派到真实对象的重写版本。如果 employee 指向 FullTimeEmployee，就调用 FullTimeEmployee::pay；如果指向 PartTimeEmployee，就调用 PartTimeEmployee::pay。

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对象切片

多态依赖真实派生对象被保留下来。如果你把派生对象按值复制进基类对象，派生类部分会被切掉，这叫 object slicing。

cpp

class Product {
public:
    virtual std::string label() const {
        return "generic product";
    }
};

class Food : public Product {
public:
    std::string label() const override {
        return "fresh food";
    }
};

Food food;
Product copy = food;       // 切片：只复制 Product 部分
std::cout << copy.label(); // 输出 generic product

为了保留多态，使用引用、指针或智能指针：

cpp

Food food;
Product& ref = food;
std::cout << ref.label(); // 输出 fresh food

对象本身没有变，变的是你保存对象的方式。保存方式决定了 C++ 是否还能看见派生类行为。

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虚析构函数和接口清理

如果基类用于多态，析构函数通常应该是 virtual。

cpp

class Exporter {
public:
    virtual ~Exporter() = default;
    virtual std::string export_line(const std::string& value) const = 0;
};

当你通过基类指针删除对象时，这一点非常重要。

cpp

Exporter* exporter = new JsonExporter();
delete exporter;  // 只有 Exporter 有虚析构函数时才安全

现代 C++ 中通常会使用智能指针，而不是裸 new 和 delete，但原则不变：基类必须允许清理过程抵达真实派生对象。没有虚析构函数的多态基类，是常见资源 bug 来源。

多态最有效的时候，基类接口通常小而有意义。调用者不再问“这到底是哪种具体类型”，而是问“我需要它提供什么行为”。

cpp

void save_line(const Exporter& exporter, const std::string& value) {
    std::cout << exporter.export_line(value) << std::endl;
}

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8.6 多态

多态表示“多种形态”。在 C++ 中，运行期多态让同一个调用可以根据真实对象类型选择不同实现。

关键条件是：

基类中有至少一个 virtual 函数；
派生类重写这个函数；
通过基类指针或基类引用进行调用。

没有指针或引用时，C++ 可能只按你保存的静态类型处理对象。没有 virtual 时，C++ 会使用编译期已经确定的函数。

通过基类指针进行虚函数派发

想象一个工资界面，需要打印多种员工的工资。调用者不应该为每一种员工都写一个 if。

cpp

class Employee {
public:
    virtual ~Employee() = default;
    virtual std::string name() const = 0;
    virtual double pay() const = 0;
};

class FullTimeEmployee : public Employee {
private:
    std::string name_;
    double monthly_salary_;

public:
    FullTimeEmployee(std::string name, double monthly_salary)
        : name_(name), monthly_salary_(monthly_salary) {}

    std::string name() const override { return name_; }
    double pay() const override { return monthly_salary_; }
};

调用者可以使用统一接口：

cpp

FullTimeEmployee alice("Alice", 5000.0);
PartTimeEmployee bob("Bob", 40.0, 80);

Employee* employees[] = { &alice, &bob };

for (Employee* employee : employees) {
    std::cout << employee->name() << ": " << employee->pay() << std::endl;
}

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对象切片

多态依赖真实派生对象被保留下来。如果你把派生对象按值复制进基类对象，派生类部分会被切掉，这叫 object slicing。

cpp

class Product {
public:
    virtual std::string label() const {
        return "generic product";
    }
};

class Food : public Product {
public:
    std::string label() const override {
        return "fresh food";
    }
};

Food food;
Product copy = food;       // 切片：只复制 Product 部分
std::cout << copy.label(); // 输出 generic product

为了保留多态，使用引用、指针或智能指针：

cpp

Food food;
Product& ref = food;
std::cout << ref.label(); // 输出 fresh food

对象本身没有变，变的是你保存对象的方式。保存方式决定了 C++ 是否还能看见派生类行为。

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虚析构函数和接口清理

如果基类用于多态，析构函数通常应该是 virtual。

cpp

class Exporter {
public:
    virtual ~Exporter() = default;
    virtual std::string export_line(const std::string& value) const = 0;
};

当你通过基类指针删除对象时，这一点非常重要。

cpp

Exporter* exporter = new JsonExporter();
delete exporter;  // 只有 Exporter 有虚析构函数时才安全

多态最有效的时候，基类接口通常小而有意义。调用者不再问“这到底是哪种具体类型”，而是问“我需要它提供什么行为”。

cpp

void save_line(const Exporter& exporter, const std::string& value) {
    std::cout << exporter.export_line(value) << std::endl;
}

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