C++ ポリモーフィズムと例
C++ のポリモーフィズムとは
C++ では、ポリモーフィズムにより、メンバー関数はそれを呼び出す/呼び出すオブジェクトに基づいて異なる動作をします。ポリモーフィズムは、多くの形を持つことを意味するギリシャ語です。継承によって関連するクラスの階層がある場合に発生します。
たとえば、関数 makeSound() があるとします。猫がこの関数を呼び出すと、鳴き声が鳴ります。牛が同じ機能を呼び出すと、モーーという音がします。
機能は 1 つありますが、状況によって動作が異なります。関数には多くの形式があります。したがって、ポリモーフィズムを達成しました。
この C++ チュートリアルでは、次のことを学びます:
- ポリモーフィズムとは?
- ポリモーフィズムの種類
- コンパイル時のポリモーフィズム
- 関数のオーバーロード
- 演算子のオーバーロード
- ランタイム ポリモーフィズム
- 関数のオーバーライド
- C++ 仮想関数
- コンパイル時のポリモーフィズムとランタイム ポリモーフィズム
ポリモーフィズムの種類
C++ は 2 種類のポリモーフィズムをサポートしています:
- コンパイル時のポリモーフィズム、および
- ランタイム ポリモーフィズム。
コンパイル時のポリモーフィズム
オーバーロードされた関数を呼び出すには、引数の数と型を一致させます。情報はコンパイル時に存在します。これは、C++ コンパイラがコンパイル時に適切な関数を選択することを意味します。
コンパイル時のポリモーフィズムは、関数のオーバーロードと演算子のオーバーロードによって実現されます。
関数のオーバーロード
関数のオーバーロードは、名前が似ているが引数が異なる関数が多数ある場合に発生します。引数は、数または型の点で異なる場合があります。
例 1:
#include <iostream>
using namespace std;
void test(int i) {
cout << " The int is " << i << endl;
}
void test(double f) {
cout << " The float is " << f << endl;
}
void test(char const *ch) {
cout << " The char* is " << ch << endl;
}
int main() {
test(5);
test(5.5);
test("five");
return 0;
}
出力:
コードのスクリーンショットは次のとおりです:
コードの説明:
<オール>名前は同じだが引数の型が異なる 3 つの関数があります。ポリモーフィズムを達成しました。
演算子のオーバーロード
演算子のオーバーロードでは、C++ 演算子の新しい意味を定義します。また、オペレーターの働き方も変わります。たとえば、+ 演算子を定義して 2 つの文字列を連結できます。数値を加算するための加算演算子として知られています。定義の後、整数の間に配置すると、それらが追加されます。文字列の間に配置すると、それらが連結されます。
例 2:
#include<iostream>
using namespace std;
class ComplexNum {
private:
int real, over;
public:
ComplexNum(int rl = 0, int ov = 0) {
real = rl;
over = ov;
}
ComplexNum operator + (ComplexNum const &obj) {
ComplexNum result;
result.real = real + obj.real;
result.over = over + obj.over;
return result;
}
void print() {
cout << real << " + i" << over << endl;
}
};
int main()
{
ComplexNum c1(10, 2), c2(3, 7);
ComplexNum c3 = c1+c2;
c3.print();
}
出力:
コードのスクリーンショットは次のとおりです:
コードの説明:
<オール>ランタイム ポリモーフィズム
これは、オブジェクトのメソッドがコンパイル時ではなく実行時に呼び出されたときに発生します。ランタイム ポリモーフィズムは、関数のオーバーライドによって実現されます。呼び出される/呼び出される関数は、実行時に確立されます。
関数のオーバーライド
関数のオーバーライドは、基本クラスの関数に派生クラスで新しい定義が与えられたときに発生します。その時点で、基本関数はオーバーライドされたと言えます。
例:
#include <iostream>
using namespace std;
class Mammal {
public:
void eat() {
cout << "Mammals eat...";
}
};
class Cow: public Mammal {
public:
void eat() {
cout << "Cows eat grass...";
}
};
int main(void) {
Cow c = Cow();
c.eat();
return 0;
}
出力:
コードのスクリーンショットは次のとおりです:
コードの説明:
<オール>C++ 仮想関数
仮想関数は、C++ でランタイム ポリモーフィズムを実装するもう 1 つの方法です。これは、基本クラスで定義され、派生クラスで再定義される特別な関数です。仮想関数を宣言するには、virtual キーワードを使用する必要があります。キーワードは、基本クラスの関数の宣言の前にある必要があります。
仮想関数クラスが継承される場合、仮想クラスはそのニーズに合わせて仮想関数を再定義します。例:
#include <iostream>
using namespace std;
class ClassA {
public:
virtual void show() {
cout << "The show() function in base class invoked..." << endl;
}
};
class ClassB :public ClassA {
public:
void show() {
cout << "The show() function in derived class invoked...";
}
};
int main() {
ClassA* a;
ClassB b;
a = &b;
a->show();
}
出力:
コードのスクリーンショットは次のとおりです:
コードの説明:
<オール>コンパイル時のポリモーフィズムとランタイム ポリモーフィズム
2 つの主な違いは次のとおりです。
まとめ:
- ポリモーフィズムとは、多くの形を持つことを意味します。
- 継承によって関連するクラスの階層がある場合に発生します。
- ポリモーフィズムにより、関数はそれを呼び出す/呼び出すオブジェクトに基づいて異なる動作をすることができます。
- コンパイル時のポリモーフィズムでは、呼び出される関数はコンパイル時に確立されます。
- 実行時ポリモーフィズムでは、呼び出される関数は実行時に確立されます。
- コンパイル時のポリモーフィズムは、関数のオーバーロードと演算子のオーバーロードによって決定されます。
- 関数のオーバーロードには、名前が似ていても引数が異なる関数が多数あります。
- パラメータの数またはタイプが異なる場合があります。
- 演算子のオーバーロードでは、C++ 演算子の新しい意味が定義されています。
- ランタイム ポリモーフィズムは、関数のオーバーライドによって実現されます。
- 関数のオーバーライドでは、派生クラスは基本クラスで定義された関数に新しい定義を与えます。
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