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多态及软件复用

多态

多态是编程语言中的一个核心概念，它允许同一个名称绑定多个不同函数或类。多态的实现方式主要有三种形式：重载、改写和多态变量。

重载（专用多态）

重载是通过类型签名的区分来实现的。当函数名相同但参数类型不同时，编译器会生成不同的函数。例如：

class Overloader {
    public void example(int x) {}
    public void example(int x, double y) {}
    public void example(String x) {}
}

这种方式在函数名相同但参数类型不同的情况下，允许编写多个函数。

改写（包含多态）

改写是通过层次关系实现的。当子类继承父类时，如果子类重写父类的方法，同一个函数名会在不同层次中有不同的实现。例如：

class Parent {
    public void example(int x) {}
}
class Child extends Parent {
    public void example(int x) {}
}

这种方式适用于父类和子类之间的方法重写。

多态变量

多态变量允许在运行时根据实际使用的类型决定函数或方法的执行。例如：

Parent p = new Child();

这里，变量 p 被声明为 Parent 类型，但实际引用的是 Child 类的实例。

泛型（模板）

泛型是一种通用工具，允许在编译时定义通用的数据结构。例如：

template 
   
    
class Max {
    public static T max(T left, T right) {
        if (left > right) {
            return left;
        } else {
            return right;
        }
    }
}
   

泛型可以创建如最大值计算等通用工具。

软件复用机制

软件复用是通过继承和组合实现的，是开发高质量软件的核心技术。

组合

组合是一种将现有软件组件利用来构建新应用程序的方法。例如，List 类可以通过组合来构造集合抽象：

class List {
    List() {}
    void add(int);
    int firstElement();
    int size();
    bool includes(int);
    void remove(int);
}

组合允许我们在特定场景下执行特定的操作，而无需考虑所有可能的操作。

继承

继承是一种通过类之间的关系来扩展现有类的方法。例如，Set 类可以继承 List 类：

class Set extends List {
    Set() {}
    public: 
        void add(int);
        int size();
}

继承使新类自动获得父类的所有数据和方法，从而简化了代码编写。

组合与继承的比较

组合和继承各有优缺点。组合简单易用，但无法自动继承父类的所有操作；继承代码简洁，但无法确保子类方法不会被错误地使用。因此，选择组合还是继承取决于具体需求。

通过多态和软件复用机制，开发者可以更高效地构建复杂的应用程序。在实际编程中，组合和继承结合使用，是解决复杂问题的有效途径。

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