Tính đa hình trong C++

Đa hình (polymorphism) nghĩa là có nhiều hình thái khác nhau. Tiêu biểu là, đa hình xuất hiện khi có một cấu trúc cấp bậc của các lớp và chúng là liên quan với nhau bởi tính kế thừa.

Đa hình trong C++ nghĩa là một lời gọi tới một hàm thành viên sẽ làm cho một hàm khác để được thực thi phụ thuộc vào kiểu của đối tượng mà triệu hồi hàm đó.

#include <iostream>
using namespace std;

int dt = 0;
class Hinh {
protected:
    int chieurong, chieudai;
public:
    Hinh(int a = 0, int b = 0)
    {
        chieurong = a;
        chieudai = b;
    }
     int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai);
        cout << "Dien tich cua lop cha:" << "???" << endl;
        return 0;
    }
};

class HinhChuNhat : public Hinh {
public:
    HinhChuNhat(int a = 0, int b = 0) :Hinh(a, b) { }
    int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai);
        cout << "Dien tich cua lop HinhChuNhat la: " << dt << endl;
        return 0;
    }
};

class TamGiac : public Hinh {
public:
    TamGiac(int a = 0, int b = 0) :Hinh(a, b) { }
    int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai / 2);
        cout << "Dien tich cua lop TamGiac la: " << dt << endl;
        return 0;
    }
};

// ham main cua chuong trinh
int main()
{
    Hinh* hinh;
    HinhChuNhat hcn(13, 6);
    TamGiac tg(8, 9);
    // luu giu dia chi cua HinhChuNhat
    hinh = &hcn;
    // goi dien tich cua hinh chu nhat.
    hinh->dientich();
    // luu giu dia chi cua TamGiac
    hinh = &tg;
    // goi dien tich cua tam giac.
    hinh->dientich();

    return 0;
}

Lý do cho output không chính xác đó là vì: lời gọi của hàm dientich() đang được thiết lập một lần bởi compiler như phiên bản được định nghĩa trong lớp cơ sở đó. Điều này gọi là static resolution (sự phân giải tĩnh) của lời gọi hàm, hoặc static linkage (sự liên hợp tĩnh) – lời gọi hàm được sửa trước khi chương trình được thực thi. Đôi khi nó cũng được gọi là early binding (hoặc static binding) bởi vì hàm dientich() được thiết lập trong khi biên dịch chương trình.

Bây giờ, chúng ta sửa chương trình trên một chút và đặt trước dòng int dientich() trong lớp Hinh với từ khóa virtual, khi đó nó trông như sau:

#include <iostream>
using namespace std;

int dt = 0;
class Hinh {
protected:
    int chieurong, chieudai;
public:
    Hinh(int a = 0, int b = 0)
    {
        chieurong = a;
        chieudai = b;
    }
    virtual int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai);
        cout << "Dien tich cua lop cha:" << "???" << endl;
        return 0;
    }
};

class HinhChuNhat : public Hinh {
public:
    HinhChuNhat(int a = 0, int b = 0) :Hinh(a, b) { }
    int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai);
        cout << "Dien tich cua lop HinhChuNhat la: " << dt << endl;
        return 0;
    }
};

class TamGiac : public Hinh {
public:
    TamGiac(int a = 0, int b = 0) :Hinh(a, b) { }
    int dientich()
    {
        dt = (chieurong * chieudai / 2);
        cout << "Dien tich cua lop TamGiac la: " << dt << endl;
        return 0;
    }
};

// ham main cua chuong trinh
int main()
{
    Hinh* hinh;
    HinhChuNhat hcn(13, 6);
    TamGiac tg(8, 9);
    // luu giu dia chi cua HinhChuNhat
    hinh = &hcn;
    // goi dien tich cua hinh chu nhat.
    hinh->dientich();
    // luu giu dia chi cua TamGiac
    hinh = &tg;
    // goi dien tich cua tam giac.
    hinh->dientich();

    return 0;
}

Sau khi sửa đổi, chạy lại chương trình C++ trên sẽ cho kết quả sau:

Lúc này, compiler nhìn vào các nội dung của con trỏ thay vì kiểu của nó. Vì thế, khi địa chỉ của các đối tượng của lớp hcn và tag được lưu giữ trong *hinh, thì hàm dientich() tương ứng được gọi.

Như bạn có thể thấy, mỗi lớp con có một triển khai hàm dientich() riêng biệt. Đây là cách chung mà Đa hình trong C++ được sử dụng. Bạn có các lớp khác nhau với cùng một tên hàm, và có thể là cùng tham số, nhưng trình triển khai là khác nhau.

Một hàm virtual là một hàm trong một lớp cơ sở mà được khai báo bởi sử dụng từ khóa virtual trong C++. Việc định nghĩa trong một lớp cơ sở một hàm virtual, với phiên bản khác trong một lớp kế thừa, báo cho compiler rằng: chúng ta không muốn Static Linkage cho hàm này.

Những gì chúng ta làm là muốn việc lựa chon hàm để được gọi tại bất kỳ điểm nào đã cung cấp trong chương trình là dựa trên kiểu đối tượng, mà với đó nó được gọi. Hoạt động này có thể gọi tắt là dynamic linkage, hoặc late binding trong C++.

Nó là có thể nếu bạn muốn bao một hàm virtual trong một lớp cơ sở, để mà nó có thể được tái định nghĩa trong một lớp kế thừa để phù hợp với các đối tượng của lớp đó, nhưng đó là định nghĩa không có ý nghĩa gì.

Chúng ta có thể thay đổi hàm virtual là dientich() trong lớp cơ sở thành như sau:

class Hinh {
   protected:
      int chieurong, chieucao;
   public:
      Hinh( int a=0, int b=0)
      {
         chieurong = a;
         chieucao = b;
      }
      // ham pure virtual
      virtual int dientich() = 0;
};

=0 nói cho compiler rằng hàm đó không có phần thân và hàm virtual trên sẽ được gọi là hàm pure virtual function trong C++..