"C++知识点详解——多态性和虚函数的应用"
C++是一种强大的面向对象的编程语言，其中的多态性和虚函数是实现面向对象设计的关键特性。在本篇笔记中，我们将深入探讨这两个概念以及它们在实际编程中的应用。
**多态性**指的是不同类型的对象能够对同一消息（函数调用）做出不同的响应。多态性分为编译时多态性和运行时多态性。编译时多态性主要通过函数重载和运算符重载实现，而运行时多态性则是通过虚函数来实现的。
**静态联编**和**动态联编**是多态性的两种不同实现方式。**静态联编**发生在编译阶段，编译器根据函数调用的上下文就能确定要调用的具体函数，例如普通非成员函数或类内非虚成员函数的调用。静态联编的效率高，但缺乏灵活性。相反，**动态联编**则在程序运行时才确定调用哪个函数，这通常涉及到虚函数的调用。动态联编使得程序可以根据对象的实际类型来决定调用哪个函数，增强了代码的可扩展性和灵活性。
以下两个示例展示了静态联编和动态联编的区别：
**静态联编示例**：
```cpp
class Point {
public:
double Area() const { return 0; }
};
class Rectangle : public Point {
public:
double Area() const { return w * h; }
private:
double w, h;
};
void fun(Point &s) {
cout << s.Area() << endl;
}
int main() {
Rectangle rec(3, 5.2, 15, 25);
fun(rec);
}
```
在这个例子中，`fun`函数接受一个`Point`类型的引用，即使传入的是`Rectangle`对象。由于`Point`类中的`Area`函数没有声明为虚函数，所以编译器在编译时就确定了调用`Point`的`Area`函数，而不是`Rectangle`的版本，这就是静态联编。
**动态联编示例**：
```cpp
class Point {
public:
virtual double Area() const { return 0; }
};
class Rectangle : public Point {
public:
Rectangle(double i, double j, double k, double l);
virtual double Area() const { return w * h; }
private:
double w, h;
};
Rectangle::Rectangle(double i, double j, double k, double l) : Point(i, j) {
w = k;
h = l;
}
void fun(Point &s) {
cout << s.Area() << endl;
}
int main() {
Rectangle rec(3, 5.2, 15, 25);
fun(rec);
}
```
在这个动态联编的示例中，`Point`类的`Area`函数声明为虚函数，当`fun`函数接收到`Rectangle`对象的引用时，即使参数类型是`Point`，运行时会根据对象的实际类型调用`Rectangle`的`Area`函数，实现了多态性。
**内联函数**是C++提供的一种优化手段，它允许将函数体插入到每个调用它的位置，以减少函数调用的开销。内联函数一般用于小规模且频繁调用的函数。使用`inline`关键字可以请求编译器进行内联展开，但最终是否内联由编译器决定。
**引用**是C++中另一种特殊的数据类型，它是已存在变量的别名，一旦引用被初始化为某个变量，就不能改变引用的对象。引用必须在声明时初始化，并且不能为NULL。
**输入输出操作**在C++中通常使用`std::cin`和`std::cout`。`std::cin`用于从标准输入（通常是键盘）读取数据，`std::cout`用于向标准输出（通常是屏幕）打印数据。
总结来说，C++中的多态性和虚函数提供了强大的代码复用和扩展能力，而内联函数、引用和I/O操作则是C++程序设计中不可或缺的基础工具。理解和掌握这些知识点，对于编写高效、灵活的C++程序至关重要。
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