多態（Polymorphism）

1. 什么是多態

概念：多態是指在不同的上下文中，相同的操作或函數調用可能會產生不同的行為。它允許開發者編寫出更通用、更靈活的代碼。
原理：多態主要通過虛函數和函數重載實現。它使得函數調用可以根據調用對象的實際類型來決定執行哪個函數。
用法：基類中聲明虛函數，派生類重寫這些虛函數。

案例代碼：

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "Dog barks" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "Cat meows" << endl;
    }
};

void makeSound(Animal& animal) {
    animal.speak(); // 多態調用
}

int main() {
    Dog dog;
    Cat cat;
    makeSound(dog); // 輸出 Dog barks
    makeSound(cat); // 輸出 Cat meows
    return 0;
}

2. 多態分類

編譯時多態：

• 強制多態（也稱為靜態多態）：通過函數重載和運算符重載實現，編譯器在編譯時確定調用哪個函數。
• 重載多態：通過函數重載實現，編譯器根據函數簽名（函數名和參數列表）來決定調用哪個函數。
• 參數化多態：通過模板實現，允許在編譯時根據模板參數生成不同的函數或類實例。

運行時多態：

• 包含多態（也稱為動態多態）：通過虛函數實現，運行時根據對象的實際類型來決定調用哪個函數。

3. 編譯時多態：早綁定

概念：編譯時多態也稱為早綁定，因為函數調用的綁定在編譯時就已經確定。
原理：編譯器根據函數簽名或重載決議來決定調用哪個函數。
用法：函數重載、運算符重載和模板。

案例代碼（函數重載）：

void print(int i) {
    cout << "Printing int: " << i << endl;
}

void print(double f) {
    cout << "Printing double: " << f << endl;
}

int main() {
    print(5);     // 編譯時確定調用 print(int)
    print(5.0);   // 編譯時確定調用 print(double)
    return 0;
}

4. 運行時多態：晚綁定

概念：運行時多態也稱為晚綁定，因為函數調用的綁定在運行時才確定。
原理：通過虛函數表（vtable）和虛函數指針（vptr）實現。每個包含虛函數的類都有一個虛函數表，對象會包含一個指向該表的指針。
用法：在基類中聲明虛函數，在派生類中重寫這些虛函數。

案例代碼（虛函數）：

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

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

int main() {
    Base* b = new Derived();
    b->func(); // 運行時確定調用 Derived::func()
    delete b;
    return 0;
}

多態是面向對象編程的一個重要特性，它提供了一種方式，使得相同的接口可以表現出不同的行為，這使得代碼更加靈活和可擴展。