C++ 函式重載與虛擬函式如何協作？

C 中函数重载允许为具有不同参数的同名函数定义不同的实现，而虚函数允许在派生类中覆盖基类函数，实现多态性。函数重载和虚函数可以协同工作，通过在基类中设计一个虚拟重载函数，派生类可以仅重载特定参数组合的版本，从而提供更灵活的多态性，如实战案例中计算不同类型形狀到原點的距離。

C 中函数重载与虚函数的协同工作

简介

C 语言提供两种机制来实现多态性：函数重载和虚函数。函数重载允许根据参数类型定义具有相同名称但不同行为的多个函数。虚函数允许在派生类中覆盖基类中的函数，从而支持继承中的多态性。

函数重载

函数重载允许为具有相同名称但不同参数列表的多个函数定义不同的实现。编译器将根據調用時的參數類型來選擇正確的函數。例如：

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}
double add(double a, double b) {
  return a + b;
}

在使用時：

int sum1 = add(1, 2);  // 呼叫整數版本
double sum2 = add(1.5, 2.3);  // 呼叫浮點版本

虚函数

虛函數允許在派生類中覆寫基類中的函數。當通過基類指標呼叫虛函數時，將執行派生類中的覆寫版本。例如：

class Shape {
public:
  virtual double getArea() const = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
  double getArea() const override {
    return 3.14 * radius * radius;
  }
private:
  double radius;
};

在使用時：

Shape* shape = new Circle(5.0);
double area = shape->getArea();  // 會呼叫 Circle::getArea()

函数重载与虚函数的协作

函数重载和虚函数可以协同工作以提供更灵活的多态性。通过在基类中设计一个虚拟重载函数，派生类可以仅重载特定参数组合的版本。例如：

class Shape {
public:
  virtual double getArea(bool isFilled) const {
    return 0.0;
  }
};

class Circle : public Shape {
public:
  double getArea(bool isFilled) const override {
    if (isFilled) {
      return 3.14 * radius * radius;
    } else {
      return 0.0;
    }
  }
};

在使用時：

Shape* shape = new Circle(5.0);
double filledArea = shape->getArea(true);  // 呼叫 Circle::getArea(bool)
double unfilledArea = shape->getArea(false);  // 呼叫 Shape::getArea(bool)

实战案例

以下是一个在计算几何中使用函数重载和虚函数协作的实战案例：

class Shape {
public:
  virtual double distanceToOrigin() const = 0;
};

class Point : public Shape {
public:
  double distanceToOrigin() const override {
    return 0.0;
  }
};

class Circle : public Shape {
public:
  double distanceToOrigin() const override {
    return radius;
  }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
  double distanceToOrigin() const override {
    return min(x, y);
  }
};

int main() {
  Shape* shapes[] = {new Point(), new Circle(5.0), new Rectangle(3.0, 4.0)};
  for (Shape* shape : shapes) {
    cout << "距離原點: " << shape->distanceToOrigin() << endl;
  }
}

這個程式碼示範了使用函數重載和虛函數計算不同類型形狀到原點的距離。

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