前兩篇中，我們分別介紹了面向?qū)ο蟮姆庋b和繼承兩個(gè)特性，今天我們來說最后一個(gè)特性：多態(tài)。

什么是多態(tài)

用一句話來概括多態(tài)：允許父類的指針指向子類對(duì)象。

為什么要用父類的指針去指向子類對(duì)象呢？我們想象一個(gè)最簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，如果我們需要一個(gè)函數(shù)的參數(shù)是可變數(shù)據(jù)類型，那如何實(shí)現(xiàn)呢？C++是不允許模糊數(shù)據(jù)類型存在的，這個(gè)需求聽起來幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。不過有了多態(tài)，我們可以把參數(shù)類型設(shè)置為父類的指針類型，這樣在參數(shù)傳遞的時(shí)候我們就可以傳遞這個(gè)父類的任意一個(gè)子類的對(duì)象了。聽起來比較亂，我們用一個(gè)例子來解釋。

先看看下面這段代碼：

#include <iostream>

using namespace std;

class Animal
{
public:
    virtual void Run() = 0;
    virtual void Cry() = 0;
};

class Dog : public Animal
{
    void Run()
    {
        cout << "Dog is running ..." << endl;
    }

    void Cry()
    {
        cout << "Dog is crying ..." << endl;
    }
};

class Cat : public Animal
{
    void Run()
    {
        cout << "Cat is running ..." << endl;
    }

    void Cry()
    {
        cout << "Cat is crying ..." << endl;
    }
};

void Functions(Animal* pAnimal)
{
    pAnimal->Run();
    pAnimal->Cry();
}

int main()
{
    Dog dog;
    Cat cat;

    Functions(&dog);
    Functions(&cat);
}

運(yùn)行結(jié)果：

先看Functions()函數(shù)，它的參數(shù)是一個(gè)Animal類指針，Animal是一個(gè)抽象類，派生了兩個(gè)子類：Dog和Cat。在main函數(shù)中，我們可以很方便地把這兩個(gè)子類的對(duì)象傳給Animal指針。這就是多態(tài)。

多態(tài)的背后隱藏著偉大的設(shè)計(jì)模式思想，希望大家慢慢體會(huì)。

抽象類

Animal是個(gè)抽象類。它的特點(diǎn)是：

• 包含虛函數(shù)
• 不能實(shí)例化

為什么要用抽象類呢？它的意義僅僅是定義成員函數(shù)的外觀。在這個(gè)例子中，我們定義了兩個(gè)虛函數(shù)：Run()和Cry()。有了這樣一個(gè)抽象類，我們才能保證Dog和Cat兩個(gè)子類都擁有一模一樣的兩個(gè)成員函數(shù)。否則，F(xiàn)unctions()函數(shù)就沒法正常工作了。

星空問題的新需求

回到星空那段代碼，假如我們這個(gè)項(xiàng)目需要A，B，C，三個(gè)人同時(shí)開發(fā)。A開發(fā)點(diǎn)狀星星，B開發(fā)矩形的星星，C開發(fā)X形的星星。我們要確保三個(gè)人能同時(shí)開發(fā)，完成后能很容易的把三份代碼加入項(xiàng)目中，該怎么辦呢？

先分析一下代碼：

class Star
{
public:
    Star(){}
    ~Star(){}

    void Init();
    void Move();

protected:
    void Draw();
    void NewPos();
    void Remove();

    double  m_x = 0;
    int     m_y;
    double  m_step;
    int     m_color;
};

Star類中，影響星星形狀的成員函數(shù)是Draw()和Remove()，我們可以利用多態(tài)把這兩個(gè)函數(shù)抽象出來成為一個(gè)抽象類，之后讓A，B，C三個(gè)人分別實(shí)現(xiàn)一個(gè)子類，這樣就OK了。

來看看代碼吧：

#include <graphics.h>
#include <time.h>
#include <conio.h>

#define SCREEN_WIDTH    1024
#define SCREEN_HEIGHT   768
#define MAXSTAR         400

class StarType
{
public:
    virtual void Draw(int x, int y, int color) = 0;
    virtual void Remove(int x, int y) = 0;
};

class PointStar : public StarType
{
    void Draw(int x, int y, int color)
    {
        putpixel((int)x, y, color);
        setcolor(color);
        circle(x, y, 1);
    }

    void Remove(int x, int y)
    {
        putpixel((int)x, y, 0);
        setcolor(0);
        circle(x, y, 1);
    }
};

class RectStar : public StarType
{
    void Draw(int x, int y, int color)
    {
        putpixel((int)x, y, color);
        setcolor(color);
        rectangle(x - 1, y - 1, x + 1, y + 1);
    }

    void Remove(int x, int y)
    {
        putpixel((int)x, y, 0);
        setcolor(0);
        rectangle(x - 1, y - 1, x + 1, y + 1);
    }
};

class XStar : public StarType
{
    void Draw(int x, int y, int color)
    {
        settextcolor(color);
        outtextxy(x, y, _T("x"));
    }

    void Remove(int x, int y)
    {
        settextcolor(0);
        outtextxy(x, y, _T("x"));
    }
};

class Star
{
public:
    Star(){}
    ~Star(){}

    void Init();
    void Init(StarType* pStarType);
    void Move();

protected:
    void NewPos();

    double  m_x = 0;
    int     m_y;
    double  m_step;
    int     m_color;

    StarType* m_pStarType;
};

void Star::Init()
{
    if (m_x == 0)
    {
        m_x = rand() % SCREEN_WIDTH;
    }
    else
    {
        m_x = 0;
    }

    m_y = rand() % SCREEN_HEIGHT;
    m_step = (rand() % 5000) / 1000.0 + 1;
    m_color = (int)(m_step * 255 / 6.0 + 0.5);  // 速度越快，顏色越亮
    m_color = RGB(m_color, m_color, m_color);
}

void Star::Init(StarType* pStarType)
{
    this->Init();
    m_pStarType = pStarType;
}

void Star::Move()
{
    m_pStarType->Remove(m_x, m_y);

    NewPos();

    m_pStarType->Draw(m_x, m_y, m_color);
}

void Star::NewPos()
{
    m_x += m_step;
    if (m_x > SCREEN_WIDTH)
        this->Init();
}

void main()
{
    srand((unsigned)time(NULL));
    
    initgraph(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT); 

    Star star[MAXSTAR];

    PointStar pointStar;
    RectStar rectStar;
    XStar xStar;
    for (int i = 0; i < MAXSTAR; i++)
    {
        switch (i % 3)
        {
        case 0:
            star[i].Init(&pointStar);
            break;
        case 1:
            star[i].Init(&rectStar);
            break;
        case 2:
            star[i].Init(&xStar);
            break;
        default:
            break;
        }
    }

    while (!kbhit())
    {
        for (int i = 0; i < MAXSTAR; i++)
        {
            star[i].Move();
        }
    
        Sleep(50);
    }

    closegraph();
}

效果如下：

程序中，我們定義了一個(gè)抽象類StarType，之后三個(gè)類分別派生與這個(gè)抽象類。

我們重載了Star類的Init()方法，當(dāng)我們要實(shí)現(xiàn)不同樣子的星星時(shí)，就把相應(yīng)的對(duì)象地址通過Init()方法傳給Star類保存在m_pStarType屬性中。當(dāng)執(zhí)行Move函數(shù)時(shí)，就會(huì)通過這個(gè)屬性調(diào)用不同的方法來完成。是不是很神奇呢？

這其實(shí)是一種設(shè)計(jì)模式，假如我們有一天需要再多加幾種星星，只需要再多實(shí)現(xiàn)幾個(gè)StarType的派生類就行了，其他代碼幾乎不用改變。

這部分重在理解編程的思想，希望大家多多思考，有問題歡迎討論。

到此，我們這個(gè)項(xiàng)目就告一段落了，對(duì)于一個(gè)稍大的項(xiàng)目而言，文件劃分非常重要。我會(huì)將劃分好的代碼放在GitHub上，歡迎大家下載源碼學(xué)習(xí)。

我是天花板，讓我們一起在軟件開發(fā)中自我迭代。
如有任何問題，歡迎與我聯(lián)系。

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