模板和多态之间有什么区别？

Question

模板和多态之间有什么区别？

c++templatespolymorphism

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大家好，我对模板和多态性有一个疑问。按照定义，多态提供代码的可重用性，而模板在某种程度上允许用户使用相同的代码，通过提供不同的数据类型进行泛型编程。那么，使用多态性比使用模板有什么好处呢？这可能是一个愚蠢的问题，但我很想知道确切的区别。

- Naphstor

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模板提供静态/编译时多态性。而虚拟化提供动态多态性。 - Alok Save

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有什么不同？一切都不同。多态甚至与代码可重用性毫不相关，而模板则是。 - Mooing Duck

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@MooingDuck：多态确实允许代码重用。旧代码（针对多态基类编写）可以使用新代码（针对同一基类编写）。 - Nicol Bolas

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@Nicol：我认为他的观点是多态性可能允许代码重用，但这并不是它的实际目的。 - ildjarn

显然，他们正在询问如何最好地解决他们遇到的某个问题。在这种情况下，他们没有提供足够的有关问题的信息。有些问题最好使用模板来解决，而其他问题则需要使用多态性。 - D Left Adjoint to U

2个回答

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简而言之，它取决于对要解决问题的共性和变异性分析的结果。

如果您在不同的东西上执行相同的操作，则应使用模板，例如 List<int> 和 List<float>。

如果您根据上下文以不同的方式在同一对象上执行相同的操作，并且上下文还具有某些共性，则应使用多态性，例如使用 AbstractInterface::openFile 接口及其派生类 WindowsInterface::openFile 和 LinuxInterface::openFile。根据上下文使用其中之一。抽象接口确定了概念上执行相同操作的共性，派生类满足了实现概念变量性的需求。

- Den-Jason

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可以查看英文原文，
原文链接

- Nicol Bolas · Accepted Answer

你好像误解了什么是多态。

多态的核心与派生类无关。多态只是指能够在不知道类型的情况下使用该类型的能力。多态不使用具体类型，而是依赖某种原型来定义它所接受的类型。符合该原型的任何类型都被接受。

C++ 中提供的运行时多态性是通过从包含虚函数的基类派生类来实现的。基类和虚函数构成了多态原型。编写为调用这些虚函数并接受基类的代码将接受从基类派生的任何类实例。

编译时 多态是发生在...编译时的多态;) 这意味着编译器必须知道正在发生的事情。你可能已经针对多态原型编写了 C++ 代码，但编译器并不关心。你将在编译后获得具体的特定类型。

C++中通过模板实现编译时多态。模板函数或类可以采用符合原型（通常称为“概念”）的任何类型。与基类和虚函数不同，原型是隐式的：原型仅由模板函数/类如何通过该类型使用来定义。

如果你有这个模板函数：

template<typename T>
void Stuff(T &t)
{
  t.call(15);
}

对于 T，存在一个隐含的要求。这个要求是它必须有一个名为 call 的成员函数，并且在调用时可以传入一个整数值。

这意味着任何符合这个原型的类型都可以被使用。

模板多态性比继承多态性更加广泛，因为它可以被更广泛的类型使用。一个类型必须专门设计为使用继承多态性；你必须从一个类派生。一个类型可以被非破坏性地（例如：无需改变类型本身）适应于模板多态性。如果你的模板原型设计得很好，那么更是如此：

template<typename T>
void Stuff(T &t)
{
  call(t, 15);
}

这个版本的Stuff只需要有一些函数接受一个T&和一个整数值。如果我想要使用Stuff来处理某种类型，我只需要在适当的命名空间（即定义该类型的命名空间）中定义一个call函数。这将完美地工作，而无需修改类型本身。

当然，编译时多态是...编译时的。如果我想让用户输入或数据文件选择多态类型，模板并不能提供太多帮助（虽然基于模板的类型擦除可以帮助）。运行时多态的主要好处是它确实是运行时的。

另一个好处是它对其原型更加精确。关于继承，所有内容都明确说明了。基类中的虚函数接口被清楚地列出。编译器会阻止您尝试不正确地使用该基类（调用不存在于其中的方法）。事实上，一个不错的IDE将指导您的代码，以便您只能看到基类上的方法。

模板多态性要隐式得多。由于C++没有办法拼写出特定模板函数/类对类型产生的原型，所以很容易意外调用模板类型上不应该调用的东西。只有当您尝试使用不符合原型的类型时，编译器才会检测到这一点。即使如此，您通常也会得到一个大量错误信息的输出（取决于您的模板代码嵌套有多深），这使得很难知道问题出在哪里。

实现隐式模板多态原型也要困难得多，因为它没有被明确说明。实现派生类需要遍历基类，查看所有虚函数，并实现它们。对于模板原型来说，这样做要困难得多，除非有某个地方有详细说明。如果您未能实现某些东西，您将再次得到一个不太清楚问题所在的错误信息输出。