C++多态性深入解析：虚函数与运算符重载

"规则和限制-c++课件 多态性与虚函数" 本文将深入探讨C++中的多态性（Polymorphism）及其与虚函数的关系，同时介绍运算符重载的相关规则。多态性是面向对象编程的核心概念之一，它允许不同类型的对象对同一消息作出不同的响应，增强了代码的灵活性和可扩展性。 首先，我们来看一下C++中的运算符重载规则： 1. C++允许重载大多数运算符，但有四个运算符不能被重载：`.`、`.*`、`::` 和 `?:`。这是因为它们在语言结构中扮演着特殊角色。 2. 重载的运算符必须保持原有的优先级和结合性，不能改变其基本语法结构。例如，单目运算符只能重载为单目，双目运算符只能重载为双目。 3. 重载运算符不能改变操作数的数量，这意味着如果原运算符是二元的，重载版本也必须接受两个操作数。 4. 至少有一个操作数必须是用户自定义的类型，不能全部是内置类型。 接着，我们讨论多态性： 1. 多态性指的是不同的对象对相同的消息（函数调用或运算符）可以有不同的响应。直观来说，这就像一个函数名可以对应多种不同的功能，使得代码更加简洁和模块化。 2. C++中的多态性主要有四种类型： - 参数多态：通过函数模板和类模板实现，允许使用不同类型的参数。 - 包含多态：主要由虚函数提供，不同类中的同名函数可以有不同行为。 - 重载多态：函数重载和运算符重载提供了在同一作用域内使用相同名称但不同参数列表的函数或运算符。 - 强制多态：通过显式类型转换实现，比如指针或引用的强制类型转换。 3. 多态性分为编译时多态和运行时多态： - 编译时多态通过静态联编实现，主要涉及函数重载和运算符重载，编译器在编译阶段就能确定调用哪个函数。 - 运行时多态通过动态联编实现，主要依赖虚函数，决定调用哪个函数是在程序运行时根据对象的实际类型进行的。 以复数类`complex`为例，如果我们想要重载加法运算符`+`使得两个`complex`对象可以相加，我们需要定义一个成员函数或者友元函数来实现这个操作。对于非成员函数，我们可以这样做： ```cpp class complex { public: double real, imag; complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {} // 重载+运算符 complex operator+(const complex& other) const { return complex(real + other.real, imag + other.imag); } }; ``` 在这个例子中，`operator+`函数实现了复数的加法运算，这就是运算符重载的一个实例。当使用`total = com1 + com2;`这样的语句时，编译器会找到合适的`operator+`函数进行调用，这就是多态性的体现。 C++的多态性和运算符重载是实现灵活、高效和可扩展的面向对象程序设计的关键工具。通过理解并合理利用这些特性，开发者能够创建出更强大、更具适应性的代码。