C++中的四种多态（翻译）
通常讨论C++的多态，指的是通过基类指针/引用来使用其派生类，这叫做子类多态（subtype polymorphism）。但是实际上还有其他的多态，例如参数多态（parametric polymorphism），特设多态（ad-hoc polymorphism，我翻译的可能不太好，后面还是用ad-hoc原文），强制多态（coercion polymorphism）。
这些多态在C++中还有其他名字：
- 子类多态又称为运行时多态（runtime polymorphism）。
- 参数多态又称为编译期多态（compile-time polymorphism）。
- ad-hoc多态又称为重载（overloading）。
- 强制转换多态又称为类型转换（casting）。
在这篇文章中，我将通过C++语言的示例来阐述所有的多态性，并且解释它们为什么会有各种不同的名称。
子类多态（运行时多态）
当提到C++的多态时，默认指的是子类多态。它指的是通过基类指针/引用来使用其派生类的能力。
下面是一个例子。假设你有各种各样的猫科动物（felid）。由于它们都是猫科动物，并且它们都应该能够喵喵叫，因此它们可以表示为继承自Felid基类并覆盖meow纯虚函数的类，
// file cats.h
class Felid {
public:
virtual void meow() = 0;
};
class Cat : public Felid {
public:
void meow() { std::cout << "Meowing like a regular cat! meow!\n"; }
};
class Tiger : public Felid {
public:
void meow() { std::cout << "Meowing like a tiger! MREOWWW!\n"; }
};
class Ocelot : public Felid {
public:
void meow() { std::cout << "Meowing like an ocelot! mews!\n"; }
};
现在主程序可以通过Felid（基类）指针来调用Cat, Tiger 和 Ocelot的方法。
#include <iostream>
#include "cats.h"
void do_meowing(Felid *cat) {
cat->meow();
}
int main() {
Cat cat;
Tiger tiger;
Ocelot ocelot;
do_meowing(&cat);
do_meowing(&tiger);
do_meowing(&ocelot);
}
在这个程序中，主程序将指向Cat, Tiger 和 Ocelot的指针传递给一个期望接收指向Felid的指针的do_meowing函数。由于它们都是Felid的子类，程序会为每个Felid调用正确的meow函数，输出结果如下：
子类多态也被称为运行时多态，这个名称的由来有很充分的理由。多态函数调用的解析是在运行时通过虚表（virtual table）的间接引用来完成的。另一种解释是，编译器在编译时并不确定被调用函数的地址，而是在程序运行时，通过在虚表中解引用正确的指针来调用函数。
在类型理论中，它也被称为包含多态。
参数多态（编译期多态）
参数多态性提供了一种对任何类型执行相同代码的方法。在C++中，参数多态性是通过模板实现的。一个最简单的例子是一个泛型的max函数，它寻找两个参数中的最大值。
#include <iostream>
#include <string>
template <class T>
T max(T a, T b) {
return a > b ? a : b;
}
int main() {
std::cout << ::max(9, 5) << std::endl; // 9
std::string foo("foo"), bar("bar");
std::cout << ::max(foo, bar) << std::endl; // "foo"
}
这里的max函数在类型T上是多态的。但是请注意，它不适用于指针类型，因为比较指针比较的是内存位置而不是内容。要让它为指针工作，你必须为指针类型专门化模板，这将不再是参数多态，而是特殊多态。
由于参数多态发生在编译时，因此也称为编译时多态。
[!NOTE] 关于模板，更多的内容可以参考模板。
ad-hoc多态（重载）
ad-hoc多态允许具有相同名称的函数对每种类型有不同的行为。例如，对于两个int，+将他们相加；对于两个string，+将他们连接。这叫做重载。
这里是一个具体的例子，为int和string实现函数add。
#include <iostream>
#include <string>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
std::string add(const char *a, const char *b) {
std::string result(a);
result += b;
return result;
}
int main() {
std::cout << add(5, 9) << std::endl;
std::cout << add("hello ", "world") << std::endl;
}
ad-hoc多态也出现在C++的模板特化中。还是以上面的max模板为例，以下是如何为两个char *编写max
现在你可以调用::max("foo", "bar")来查找字符串“foo”和“bar”的最大值。
强制转换多态
当一个对象或基本类型被强制转换为另一个对象类型或基本类型时，就会发生强制转换。例如：
float b = 6; // int gets promoted (cast) to float implicitly
int a = 9.99 // float gets demoted to int implicitly
如果类的构造函数不是explicit，也会发生强制转换。
#include <iostream>
class A {
int foo;
public:
A(int ffoo) : foo(ffoo) {}
void giggidy() { std::cout << foo << std::endl; }
};
void moo(A a) {
a.giggidy();
}
int main() {
moo(55); // prints 55
}
如果你创建了explicit修饰的构造函数，那就不可能了。推荐使用explicit修饰构造函数以避免意外转换。
同样，如果一个类定义了类型T的转换操作符，那么它可以在任何需要类型T的地方使用。例如：
class CrazyInt {
int v;
public:
CrazyInt(int i) : v(i) {}
operator int() const { return v; } // conversion from CrazyInt to int
};
CrazyInt定义了一个类型为int的转换运算符。现在，如果我们有一个函数，比如说，print_int接受int作为参数，我们也可以向它传递一个CrazyInt类型的对象，
#include <iostream>
void print_int(int a) {
std::cout << a << std::endl;
}
int main() {
CrazyInt b = 55;
print_int(999); // prints 999
print_int(b); // prints 55
}
前面讨论的子类型多态实际上也是强制转换多态，因为派生类被转换为基类类型。
祝您在学习这些关于多态性的新知识时玩得开心，下次再见！
参考链接
原文链接：The Four Polymorphisms in C++。作者是一个大佬。