C++ のポリモーフィズムは、柔軟でスケーラブルなコードの作成にどのように役立ちますか?

C++ ポリモーフィズムにより、仮想関数と仮想テーブルを通じて実装されたオブジェクトを複数の方法で使用できるようになります。これにより、派生クラスのオブジェクトが基本クラスとは異なる動作をします。仮想関数により、基本クラスの関数を派生クラスでオーバーライドできます。仮想テーブルは、仮想関数アドレスへのポインターを保存し、オブジェクト タイプに基づいて適切な関数を動的に検索して呼び出します。実際の例では、ポリモーフィズムを使用してオブジェクトの動的なコレクションを作成し、型に基づいて動作を調整し、コードの柔軟性を高める方法を示します。

C++ のポリモーフィズム: 柔軟性とスケーラビリティのための強力なツール

概要

ポリモーフィズムは、オブジェクトをさまざまな方法で使用できるようにするオブジェクト指向プログラミング (OOP) の基本原則です。これは、派生クラスのオブジェクトがその基本クラスとは異なる動作をできるようにすることで実現されます。

ポリモーフィズムの実装

C++ では、仮想関数と仮想テーブルを使用してポリモーフィズムを実現できます。仮想関数は、基本クラスの関数を派生クラスでオーバーライドできるようにする関数です。仮想テーブルは、仮想関数アドレスへのポインタを保持するテーブルです。

仮想関数

class Base {
public:
    virtual void display() {
        cout << "Base class display function" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    virtual void display() override {
        cout << "Derived class display function" << endl;
    }
};

上記の例では、Base クラスの display 関数は、派生クラス Derived の仮想関数です。 > がカバーされています。 Base 类的 display 函数是虚函数，在派生类 Derived 中被覆盖。

虚表

虚表包含指向 Base 类和 Derived 类的 display 函数地址的指针：

class Base {
public:
    virtual void display() {
        cout << "Base class display function" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    virtual void display() override {
        cout << "Derived class display function" << endl;
    }
};

int main() {
    Base* ptr = new Derived(); // 指向 Derived 对象的 Base 类指针
    ptr->display(); // 调用 Derived 类中的 display 函数
}

在上述示例中，尽管我们使用的是 Base 类指针，但该指针实际指向派生类 Derived 的一个对象。当调用 display 函数时，它会根据指向的实际对象类型动态查找并调用适当的函数。

实战案例：形状类层次结构

考虑一个形状类层次结构，其中有 Shape 基类和 Circle 和 Rectangle 派生类。Shape 类具有计算面积的虚函数。

class Shape {
public:
    virtual float area() = 0; // 纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(float radius) : mRadius(radius) {}
    float area() override {
        return 3.14 * mRadius * mRadius;
    }

private:
    float mRadius;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(float width, float height) : mWidth(width), mHeight(height) {}
    float area() override {
        return mWidth * mHeight;
    }

private:
    float mWidth;
    float mHeight;
};

在主函数中，我们可以使用 Shape 类指针来存储不同形状对象的引用，并调用 area

仮想テーブル

仮想テーブルには、Base クラスと Derived クラスの display 関数のアドレスへのポインタが含まれています。

int main() {
    Shape* shapes[] = {new Circle(5), new Rectangle(10, 5)};

    for (Shape* shape : shapes) {
        cout << "Area: " << shape->area() << endl;
    }

    return 0;
}

上記の例では、Base クラス ポインターを使用していますが、ポインターは実際には派生クラス Derived のオブジェクトを指します。 display 関数が呼び出されると、指定された実際のオブジェクト タイプに基づいて適切な関数を動的に検索して呼び出します。 🎜🎜🎜実際のケース: シェイプ クラスの階層🎜🎜🎜 Shape 基本クラスと、派生 Circle および Rectangle を持つシェイプ クラス階層を考えてみましょう。クラス。 Shape クラスには、面積を計算するための仮想関数があります。 🎜rrreee🎜 main 関数では、Shape クラス ポインタを使用してさまざまなシェイプ オブジェクトへの参照を保存し、area 関数を呼び出してその面積を計算できます。結論 🎜🎜🎜C++ のポリモーフィズムは、優れた柔軟性とスケーラビリティを提供します。これにより、実際のタイプに基づいて動作を調整できるオブジェクトの動的なコレクションを作成できます。これにより、プログラマは保守性が高く、拡張が容易なコードを作成できます。 🎜

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