C++多态详解（面向对象编程中的多态性实现与虚函数机制）

为什么需要多态？

假设你要写一个图形绘制程序，有圆形、矩形、三角形等。如果没有多态，你可能需要这样写：

if (shapeType == "Circle") {    drawCircle();} else if (shapeType == "Rectangle") {    drawRectangle();} else if (shapeType == "Triangle") {    drawTriangle();}// ... 更多形状？代码越来越臃肿！

而使用 C++多态，你可以统一调用一个 draw() 函数，具体执行哪个版本由对象类型自动决定，代码更简洁、易维护。

如何实现多态？——虚函数（virtual function）

C++ 通过 虚函数 实现运行时多态。关键步骤如下：

1. 在基类中声明函数为 virtual；
2. 在派生类中重写（override）该函数；
3. 通过基类指针或引用调用该函数。

示例代码

#include <iostream>using namespace std;// 基类class Animal {public:    // 声明为虚函数    virtual void speak() {        cout << "Animal makes a sound." << endl;    }};// 派生类1class Dog : public Animal {public:    void speak() override {  // 重写虚函数        cout << "Dog barks!" << endl;    }};// 派生类2class Cat : public Animal {public:    void speak() override {        cout << "Cat meows!" << endl;    }};int main() {    Animal* animal1 = new Dog();    Animal* animal2 = new Cat();    animal1->speak(); // 输出: Dog barks!    animal2->speak(); // 输出: Cat meows!    delete animal1;    delete animal2;    return 0;}

注意：virtual 关键字只在基类中需要。派生类中的 override（C++11 起）是可选的，但强烈建议加上，它能帮助编译器检查是否真的重写了基类函数。

纯虚函数与抽象类

有时我们希望基类不提供具体实现，强制派生类必须实现某个函数。这时使用 纯虚函数：

class Shape {public:    // 纯虚函数：= 0 表示没有实现    virtual void draw() = 0;};// Shape 是抽象类，不能实例化// Shape s; // 错误！class Circle : public Shape {public:    void draw() override {        cout << "Drawing a circle." << endl;    }};

包含纯虚函数的类称为 抽象类，它不能创建对象，只能作为接口被继承。

总结

- C++多态 允许同一接口有多种实现；

- 通过 C++虚函数 实现运行时绑定；

- 使用基类指针/引用调用虚函数，程序会自动调用对应派生类的版本；

- 纯虚函数用于定义接口，创建 抽象类；

- 多态是 面向对象编程 的核心机制，极大提升代码复用性和可扩展性。

掌握这些基础，你就迈入了 C++ 高级编程的大门！动手写几个小例子，加深理解吧。