嵌入式 C 語言面向對象編程 --- 多態(tài)

前兩篇文章主要講述了 C 語言面向對象編程– 封裝和繼承。本篇文章繼續(xù)來討論一下，如何使用 C 語言實現(xiàn)面向對象編程的另一個重要特性：多態(tài)。

對于多態(tài)的概念，網上已經有很多描述，簡而言之，就是同一個接口的多種狀態(tài)

通俗一點解釋，多態(tài)就像是X-Man（X 戰(zhàn)警）里面的魔形女角色，可以根據(jù)不同的戰(zhàn)斗場景，改變自身的特征狀態(tài)，同一個魔形女，不同的角色狀態(tài)。

在 C++ 語言中，多態(tài)是存在于基類和派生類的關系里面的，實現(xiàn)運行時多態(tài)需要使用虛函數(shù)或抽象類。

C++ 多態(tài)

C++語言所描述的多態(tài)，分為編譯時多態(tài)（也可以理解為重載）和運行時多態(tài)。

編譯時多態(tài)并沒有使用虛函數(shù)，這是因為程序在編譯階段已經確定了其執(zhí)行關系，所以，一般可以把這種多態(tài)理解為函數(shù)的重載。

而運行時多態(tài)，則需要使用虛函數(shù)，使用虛函數(shù)是為了在程序編譯的時候告訴編譯器，這個函數(shù)需要在執(zhí)行的時候才能確定其執(zhí)行關系。

以下通過兩段代碼，簡單描述一下 C++ 語言如何使用虛函數(shù)實現(xiàn)運行時多態(tài)。

頭文件 polymorphism_test.h

源文件 polymorphism_test.cpp

從上面的代碼可以看出，在頭文件polymorphism_test.h 里面，聲明了一個基類Coordinate和一個派生類Rectangle，基類和派生類里面都有各自的屬性和虛函數(shù)。

基類的虛函數(shù)和父類的虛函數(shù)一致。在源文件polymorphism_test.cpp里面，分別實現(xiàn)了基類和派生類的構造函數(shù)和虛函數(shù)。

編寫一個測試函數(shù)，用來測試以上的代碼，測試函數(shù)內容如下所示：

代碼運行結構，如下所示：

從以上的測試代碼可以看出，基類指針指向基類對象的時候，就可以調用基類的函數(shù)方法。當基類指針指向派生類對象時，就可以調用派生類的函數(shù)方法。

在代碼里面，運行時都是同樣調用 p_base->display_params() 這段代碼，但卻可以有不同的表現(xiàn)形式，這種現(xiàn)象就是多態(tài)。

在創(chuàng)建基類對象和父類對象的時候，由于虛函數(shù)的存在，編譯器會為每個對象創(chuàng)建一個虛函數(shù)表，這個虛函數(shù)表就是基類指針能找到要具體實現(xiàn)的函數(shù)的關鍵所在。

由于虛函數(shù)表的存在，因此我們可以通過基類指針對所有派生類的虛函數(shù)進行訪問，以上就是C++語言中，封裝、繼承和多態(tài)的簡單實現(xiàn)。

在C語言中，也可以使用一些技巧（主要是使用函數(shù)指針）實現(xiàn)多態(tài)。以下是C語言實現(xiàn)多態(tài)的具體內容。

C 語言多態(tài)

使用 C 語言實現(xiàn)多態(tài)，除了使用結構體構建出一個父類，還需要先構建出一個虛函數(shù)表，這個虛函數(shù)表就是一系列函數(shù)指針的結構體。

簡單來說，就是在結構體里面包含了函數(shù)指針作為函數(shù)的接口，而這個函數(shù)指針則可以根據(jù)程序運行時的情況，分別賦予不同的函數(shù)入口，從而實現(xiàn)同一個接口不同的功能調用。