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C 语言函数指针在实现面向对象编程中的多态性的作用?

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c 语言中,函数指针可用于实现多态性,即以一致方式使用不同类型的数据。函数指针指向特定函数的内存地址,令其可被动态分配。多个不同类型的函数可具有相同的函数签名,函数指针指向这些函数,在调用时执行相应函数,实现不同类型数据的相似操作。

C 语言函数指针在多态性中的应用

前言

多态性是面向对象编程中的一项重要特性,它允许以一致的方式使用相同类型但不同实现的类或接口。在 C 语言中,可以使用函数指针来实现多态性,从而为不同的数据类型提供相似或相同的功能。

函数指针

函数指针是一种指向函数的特殊变量。它包含指向函数内存起始地址的地址。要声明函数指针,需要以下语法:

returnType (*functionPointerName)(parameterList);

其中:

  • returnType 是函数返回的数据类型。
  • functionPointerName 是函数指针的名称。
  • parameterList 是函数的参数列表。

使用函数指针实现多态性

为了使用函数指针实现多态性,需要创建具有相同函数签名的多个函数,然后将函数指针指向这些函数。当调用函数指针时,它将调用指向的函数,无论该函数属于哪个类型。

实战案例

学生信息类实现

以下是针对不同类型学生(本科生和研究生)的 C 语言类实现:

struct Undergraduate {
  int roll_no;
  char *name;
  float gpa;
};

struct Graduate {
  int roll_no;
  char *name;
  char *research_area;
};

// 获取学生信息
float getStudentInfo(void *student, char info_type) {
  float result = 0.0;
  switch (info_type) {
    case 'r':
      result = ((Undergraduate *)student)->roll_no;
      break;
    case 'n':
      result = ((Undergraduate *)student)->name;
      break;
    case 'g':
      result = ((Undergraduate *)student)->gpa;
      break;
    case 'a':
      result = ((Graduate *)student)->research_area;
      break;
  }
  return result;
}

// 主函数
int main() {
  Undergraduate undergrad = {1, "John", 3.8};
  Graduate grad = {2, "Mary", "Computer Science"};

  // 创建函数指针
  float (*getStudentInfoPtr)(void *, char);

  // 为本科生设置函数指针
  getStudentInfoPtr = getStudentInfo;

  // 打印本科生信息
  printf("Undergraduate:n");
  printf("Roll No: %.2fn", getStudentInfoPtr(&undergrad, 'r'));
  printf("Name: %sn", getStudentInfoPtr(&undergrad, 'n'));
  printf("GPA: %.2fnn", getStudentInfoPtr(&undergrad, 'g'));

  // 为研究生设置函数指针
  getStudentInfoPtr = getStudentInfo;

  // 打印研究生信息
  printf("Graduate:n");
  printf("Roll No: %.2fn", getStudentInfoPtr(&grad, 'r'));
  printf("Name: %sn", getStudentInfoPtr(&grad, 'n'));
  printf("Research Area: %sn", getStudentInfoPtr(&grad, 'a'));

  return 0;
}

说明

在这个案例中,getStudentInfo 函数根据 info_type 字符参数检索不同类型学生的信息。函数指针 getStudentInfoPtr 在运行时被设置为指向 getStudentInfo 函数。通过调用 getStudentInfoPtr 并传入适当的参数,可以以统一的方式访问不同类型学生的信息,从而实现了多态性。

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