?面向?qū)ο蠹夹g(shù)第一講? 多態(tài)性

一﹑什么是多態(tài)？為什么要支持多態(tài)？

多態(tài)是一種普遍存在的現(xiàn)象，如water的三種形態(tài)：冰﹑水﹑汽，又如算術(shù)運(yùn)算1+1, 1+0.5, 1/2+0.5等。

多態(tài)性用一句經(jīng)典的英文來(lái)解釋就是：a value can belong to multiple types.

那么在軟件設(shè)計(jì)中支持多態(tài)有什么好處呢？首先，可以使程序中的數(shù)學(xué)運(yùn)算符合常規(guī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則，為程序提供更強(qiáng)的表達(dá)能力；其次使得對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)有同樣的操作語(yǔ)義，可以實(shí)現(xiàn)程序的重用，而重用標(biāo)識(shí)的資源，可以提高程序的可讀性和可理解性。

軟件系統(tǒng)支持多態(tài)的前提就是能夠靜態(tài)（編譯時(shí)）或者動(dòng)態(tài)（運(yùn)行時(shí)）地確定類型。

二﹑多態(tài)的分類有哪些？

多態(tài)分為兩種：通用的多態(tài)(universal)和特定的多態(tài)（ad hoc）。兩者的區(qū)別是前者對(duì)工作的類型不加限制，允許對(duì)不同類型的值執(zhí)行相同的代碼；后者只對(duì)有限數(shù)量的類型有效，而且對(duì)不同類型的值可能要執(zhí)行不同的代碼。

通用的多態(tài)又分為參數(shù)多態(tài)（parametric）和包含多態(tài)（inclusion）；特定的多態(tài)分為過(guò)載多

態(tài)（overloading）和強(qiáng)制多態(tài)（coercion）。具體見(jiàn)下圖：

2.1參數(shù)多態(tài)

??? 概念：采用參數(shù)化模板，通過(guò)給出不同的類型參數(shù)，使得一個(gè)結(jié)構(gòu)有多種類型。

??? 例如：Ada中的generic(類屬 )。

??? 見(jiàn)下例：

分析：這兩個(gè)packages的：

·應(yīng)用內(nèi)涵一致：提供的都是堆棧抽象操作。

·實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相似：采用同類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)代碼相同。

·元素的類型不同，一些用常量表示的細(xì)節(jié)不同。

對(duì)比：函數(shù)是相似的語(yǔ)句序列的一種涵義明確的抽象，用函數(shù)中的語(yǔ)句表示相同的部分，用形參指明不同的部分，用實(shí)參體現(xiàn)不同的部分。但是，函數(shù)的參數(shù)只能是數(shù)據(jù)，不能是類型。

??? 類屬在一個(gè)抽象結(jié)構(gòu)中允許以參量形式來(lái)表示可變的類型﹑函數(shù)﹑常數(shù)﹑數(shù)據(jù)值，在編譯時(shí)

（靜態(tài)）進(jìn)行實(shí)例化，結(jié)果是一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)（類型﹑函數(shù)等）。而且類型的實(shí)例化可以靜態(tài)進(jìn)

行，也可以動(dòng)態(tài)進(jìn)行，但結(jié)果都是一個(gè)值。

Ada中的generic結(jié)構(gòu)體現(xiàn)的多態(tài)性例子如下：

generic結(jié)構(gòu)調(diào)用的時(shí)候的情況：

可見(jiàn)：

·對(duì)實(shí)參所取得類型不加限制。

·對(duì)不同的實(shí)參執(zhí)行的是相同的代碼。

因而構(gòu)成了多態(tài)。

2.2 包含多態(tài)

概念：同樣的操作可用于一個(gè)類型及其子類型。（注意是子類型，不是子類。）包含多態(tài)

一般需要進(jìn)行運(yùn)行時(shí)的類型檢查。如Pascal中的子界。

幾點(diǎn)需要注意的地方：

1. 包含多態(tài)的操作存在著逆單調(diào)（Anti-mornotonic）。即一個(gè)類型t上的操作，當(dāng)其定義域縮小成t的一個(gè)子類型時(shí)，其值域應(yīng)不小于t.

2.3 過(guò)載多態(tài)

概念：同一個(gè)名（操作符﹑函數(shù)名）在不同的上下文中有不同的類型。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中基本類型的大多數(shù)操作符都是過(guò)載多態(tài)的。如c語(yǔ)言中的

==? :? int * int -> int

==? :? double*double->int

==? :? char*char->int

有一些程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言允許用戶自定義過(guò)載多態(tài)的操作符。如c++語(yǔ)言中的：

bool? operator == (Complex1 c1,? Complex c2);

bool? operator ==(Address a1,? Address a2);

過(guò)載多態(tài)的操作符或函數(shù)名，他所對(duì)應(yīng)的通常是不同的實(shí)現(xiàn)。

2.4 強(qiáng)制多態(tài)

概念：編譯程序通過(guò)語(yǔ)義操作，把操作對(duì)象的類型強(qiáng)行加以變換，以符合函數(shù)或操作符的要求。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中基本類型的大多數(shù)操作符，在發(fā)生不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行混合運(yùn)算時(shí)，

編譯程序一般都會(huì)進(jìn)行強(qiáng)制多態(tài)。程序員也可以顯示地進(jìn)行強(qiáng)制多態(tài)的操作(Casting)。

例如：

要注意的是并不是任意兩個(gè)類型之間都可以進(jìn)行強(qiáng)制多態(tài)。在不同類型之間實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制多態(tài)，通常需要執(zhí)行不同的轉(zhuǎn)換操作。強(qiáng)制多態(tài)的原則是：將值集較小（即占用存儲(chǔ)空間較小）的類型，變換成值集包含了前者（即占用存儲(chǔ)空間較大）的類型，反之，應(yīng)當(dāng)注意可能發(fā)生的對(duì)值的損傷（特別是在使用Casting時(shí)）。

有時(shí)，強(qiáng)制多態(tài)與過(guò)載多態(tài)是混合出現(xiàn)的。例如，對(duì)于表達(dá)式1+2; 1.0+2; 1+2.0; 1.0+2.0;

中出現(xiàn)的多態(tài)，就會(huì)有多種解釋：

·操作符+有四種過(guò)載多態(tài)；

·操作符+只有一種：double * double -> double， 要將參與運(yùn)算的整數(shù)強(qiáng)制變換成浮點(diǎn)數(shù)；

·操作符+有兩種過(guò)載多態(tài)：int * int -> int 和 double * double -> double，要將混合運(yùn)算中的整數(shù)強(qiáng)制變換成浮點(diǎn)數(shù)。

?
三﹑ 其他類型的多態(tài)

現(xiàn)在的多數(shù)文獻(xiàn)中都認(rèn)為，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中還存在著兩種多態(tài)：

·在有繼承關(guān)系的類之間存在的多態(tài)（但不能完全等同于包含多態(tài)）；

·通過(guò)動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制，在運(yùn)行時(shí)才確定接受消息的對(duì)象類型（如c++語(yǔ)言中的虛擬函數(shù)）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面向对象技术第一讲 多态性的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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