C++——Polymorphism 多态

### C++ 中封装、继承和多态的概念及用法 #### 封装 (Encapsulation) 封装是一种将数据（属性）和操作这些数据的方法绑定在一起的技术，同时隐藏对象内部的具体实现细节。通过访问控制机制（`public`, `protected`, 和 `private`），可以保护类的数据不被外部随意修改。 以下是封装的一个简单示例： ```cpp class EncapsulationExample { private: int data; // 私有成员变量，无法直接访问 public: void setData(int value) { // 提供公共接口设置私有数据 data = value; } int getData() const { // 提供公共接口获取私有数据 return data; } }; ``` 上述代码展示了如何利用封装技术保护数据的安全性[^1]。 --- #### 继承 (Inheritance) 继承是面向对象编程中的一个重要特性，它允许创建一个新类（派生类或子类）基于已有的类（基类或父类）。这样可以减少冗余代码并提高可维护性。 C++ 支持单继承以及多重继承。然而，在多重继承中可能会遇到“菱形继承”问题，这可以通过定义虚基类来解决[^2]。 下面是一个简单的继承例子： ```cpp // 基类 class Animal { public: void eat() { std::cout << "Eating..." << std::endl; } }; // 派生类 class Dog : public Animal { public: void bark() { std::cout << "Barking..." << std::endl; } }; ``` 在这个例子中，`Dog` 类继承自 `Animal` 类，并扩展了自己的行为——`bark()` 方法。 对于多重继承的情况，考虑如下场景： ```cpp class A {}; class B : virtual public A {}; // 虚拟继承 class C : virtual public A {}; class D : public B, public C {}; int main() { D objD; return 0; } ``` 这里使用了虚拟继承以避免因多次继承而导致的对象重复实例化问题。 --- #### 多态 (Polymorphism) 多态是指同一个接口可以根据调用它的具体对象而表现出不同的形式。在 C++ 中主要分为静态多态性和动态多态性两大类。前者通常由函数重载或者运算符重载实现；后者则依赖于虚函数完成运行时的选择逻辑[^3]。 ##### 动态多态性的典型应用 —— 使用虚函数 当希望某个特定功能能够在不同类型的对象间共享相同的名字却有不同的实际执行效果时，则需要用到虚函数。例如： ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数声明 }; class Circle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a circle." << endl; } }; class Rectangle : public Shape { public: void draw() override { cout << "Drawing a rectangle." << endl; } }; void displayShape(Shape* shapePtr) { shapePtr->draw(); } int main() { Shape *shapeObj1 = new Circle(); Shape *shapeObj2 = new Rectangle(); displayShape(shapeObj1); // 输出：Drawing a circle. displayShape(shapeObj2); // 输出：Drawing a rectangle. delete shapeObj1; delete shapeObj2; return 0; } ``` 此程序片段说明了即使两个指针指向的是不同类型的实际实体，但由于它们都实现了共同的抽象基础类型所规定的协议，因此能够统一处理[^4]。 --- #### 综合案例分析 综合以上三个概念的应用，我们可以构建更复杂的软件结构模型。比如设计一款游戏引擎框架，其中涉及各种角色及其技能树管理等复杂交互关系，都可以借助 OOP 的三大支柱去简化开发流程并增强系统的灵活性与扩展能力。 ---