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多态 (计算机科学)

2018-08-31 10:15:05     所属分类:面向对象的程序设计

在编程语言和类型论中,多态英语:polymorphism)指为不同数据类型的实体提供统一的接口。 [1]多态类型英语:polymorphic type)可以将自身所支持的操作套用到其它类型的值上。[2]

计算机程序运行时,相同的消息可能会送给多个不同的类别之对象,而系统可依据对象所属类别,引发对应类别的方法,而有不同的行为。简单来说,所谓多态意指相同的消息给予不同的对象会引发不同的动作。

多态也可定义为“一种将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联的能力”。

多态可分为变量多态与函数多态。变量多态是指:基类型的变量(对于C++是引用或指针)可以被赋值基类型对象,也可以被赋值派生类型的对象。函数多态是指,相同的函数调用界面(函数名与实参表),传送给一个对象变量,可以有不同的行为,这视该对象变量所指向的对象类型而定。因此,变量多态是函数多态的基础。

多态还可分为:

  • 动态多态(dynamic polymorphism):通过类继承机制和虚函数机制生效于运行期。可以优雅地处理异质对象集合,只要其共同的基类定义了虚函数的接口。也被称为子类型多态(Subtype polymorphism)或包含多态(inclusion polymorphism)。在面向对象程序设计中,这被直接称为多态
  • 静态多态(static polymorphism):模板也允许将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联,由于这种关联处理于编译期而非运行期,因此被称为“静态”。可以用来实现类型安全、运行高效的同质对象集合操作。C++ STL不采用动态多态来实现就是个例子。
    • 非参数化多态或译作特设多态(Ad-hoc polymorphism):
      • 函数重载(Function Overloading)
      • 运算符重载(Operator Overloading)
      • 带变量的宏多态(macro polymorphism)
    • 参数化多态(Parametric polymorphism):把类型作为参数的多态。在面向对象程序设计中,这被称作泛型编程

对于C++语言,带变量的宏和函数重载(function overload)机制也允许将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联。然而,习惯上并不将这种函数多态(function polymorphism)、宏多态(macro polymorphism)展现出来的行为称为多态(或静态多态),否则就连C语言也具有宏多态了。谈及多态时,默认就是指动态多态,而静态多态则是指基于模板的多态。

目录

  • 1 历史
  • 2 例子
  • 3 参见
  • 4 参考资料

历史

1967 年,英国计算机科学家克里斯托弗·斯特雷奇在他的讲义合集《编程语言中的基础概念英语Fundamental Concepts in Programming Languages》中,首次提出了特设多态和参数多态的概念。[3]

1985 年,彼得·瓦格纳英语Peter Wegner卢卡·卡代利英语Luca Cardelli在论文中引入了术语“蕴含多态”(英语:inclusion polymorphism)来为子类型和继承 (计算机科学)建模。[2]。不过子类型和继承本身在 1967 年就已经在 Simula 有对应的实现。

例子

比如有动物(Animal)之类别(Class),而且由动物继承出类别鸡(Chicken)和类别狗(Dog),并对同一源自类别动物(父类别)之一消息有不同的响应,如类别动物有“叫()”之动作,而类别鸡会“啼叫()”,类别狗则会“吠叫()”,则称之为多态。

参见

  • 子类型
  • 鸭子类型

参考资料

  1. ^ Bjarne Stroustrup. Bjarne Stroustrup's C++ Glossary. February 19, 2007. polymorphism – providing a single interface to entities of different types. 
  2. ^ 2.0 2.1 Cardelli, Luca; Wegner, Peter. On understanding types, data abstraction, and polymorphism (PDF). ACM Computing Surveys (New York, NY, USA: ACM). December 1985, 17 (4): 471–523. ISSN 0360-0300. doi:10.1145/6041.6042. : "Polymorphic types are types whose operations are applicable to values of more than one type."
  3. ^ Christopher Strachey. Fundamental Concepts in Programming Languages (PDF). www.itu.dk (Kluwer Academic Publishers). 

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