books polymorphism

يتيح تعدد الأشكال توفير واجهة مشتركة لتحقيقات (implementation) عديدة، كما تتيح للكائنات أن تتصرف بطرق مختلفة حسب الأوضاع المختلفة. توفر ++C العديد من أنواع تعددية الأشكال السكونية (وقت التصريف) والديناميكية (وقت التنفيذ). في حين لا تتيح تعددية أشكال وقت التصريف اتخاذ بعض القرارات أثناء التنفيذ. تنطوي تعددية أشكال وقت التنفيذ على بطء نسبي في الأداء.

تعددية الأشكال الساكنة

يمكّن التحميل الزائد للتوابع من كتابة توابع تحمل الاسم نفسه (ولكن لها وسائط مختلفة). يتم تمييز التوابع عن بعضها البعض من خلال عدد وأنماط بارامتراتها. لهذا السبب قد يشير اسم التابع ذاته إلى توابع مختلفة حسب السياق الذي يتم استخدامه فيه. من الجدير بالملاحظة أن نمط القيمة المعادة للتابع لا يستخدم للتفريق بين التوابع المحملة بشكل زائد وبؤدي في حال اعتماده إلى رسالة خطأ أثناء ترجمة البرنامج.

لدى التصريح عن تابع ما يمكن للمبرمج أن يسند لبارامتر واحد أو أكثر قيمة افتراضية. في حال القيام بذلك يمكن إهمال هذه البارامترات لدى استدعاء التابع ليتم تعويضها بقيمها الافتراضية. عند استدعاء تابع باستخدام عدد من الوسطاء أقل من عدد البارامترات المصرح عنها يتم مطابقة الوسطاء الممررة مع البارامترات الموافقة لها من اليسار إلى اليمين ومن ثم يتم إعطاء أي بارامتر لم تتم مطابقته قيمته الافتراضية. في الكثير من الحالات يفضل استخدام تصريح واحد للتابع مع قيم افتراضية بدلاً من توفير عدد من التوابع المعرفة بشكل زائد لديها أعداد وأنماط مختلفة من البارامترات.

توفر قوالب لغة ++C تقنية متطورة ومعقدة لكتابة مصدر عمومي متعدد الأشكال. تحديداً يتيح نمط القالب غريب التكرار (بالإنجليزية: Curiously Recurring Template Pattern)‏ كتابة نماذج من تعدد الأشكال السكوني تحاكي بشكل قريب أسلوب كتابة تجاوز التوابع الظاهرية. تستطيع قوالب ++C التعرف على الأنماط وتتمتع بكونها تورينغ-كاملة، تمكّن هاتين الميزتين من استخدام المصرّف لحل الشرطية العودية وتوليد برامج هامة باستخدام ميتا-برمجة القوالب. خلافاً للمعتقد السائد فإن استخدام القوالب لا يولد مصدرا عديم الفائدة عند التصريف بشرط استخدام الإعدادات المناسبة للمصرف.

تعددية الأشكال الديناميكية

الوراثة

تستطيع المتحولات من نمط المؤشرات (والأدلة) التي تشير إلى صنف قاعدي أن تشير أيضاً إلى أي كائن من نمط صنف مشتق من ذاك الصنف القاعدي بالإضافة إلى الكائنات التي تطابق نمط المتحول. تمنح هذه الميزة مصفوفات وحاويات المؤشرات إمكانية الإشارة إلى كائنات من أنماط مختلفة. يحدث هذا السلوك وقت التنفيذ عادةً ذلك أن المتحولات غالباً ما تسند لها القيم وقت التنفيذ.

توفر ++C المعامل dynamic_cast الذي يتيح للبرنامج أن يحاول بأمان (بدون أخطاء) تحويل نمط كائن إلى نمط آخر أكثر تحديداً (على خلاف التحويل إلى نمط أكثر عمومية المسموح دائماً). تعتمد هذه الميزة على معلومات التنميط وقت التنفيذ (RTTI) (بالإنجليزية: Run-time type information)‏. يمكن للكائنات التي يعرف المبرمج سلفاً أنها من نمط معين أن تُحول إلى ذلك النمط باستخدام المعامل static_cast الذي يتم التحقق منه وقت التصريف ولا ينطوي على أي جهد إضافي وقت التنفيذ كما أنه لا يتطلب RTTI.

التوابع الأعضاء الظاهرية

بشكل عام عندما يتجاوز تابع من صف مشتق تابعاً من صف قاعدي يحدد الإصدار الواجب استدعائه من ذلك التابع حسب نمط الكائن. يتم تجاوز تابع ما عندما لا يوجد اختلاف في عدد وأنماط الوسائط بين تعريفين أو أكثر من للتابع. بما أنه قد لا يمكن معرفة نمط الكائن المشار إليه بدقة وقت التصريف في حال استخدام متحول من نمط مؤشر إلى صف قاعدي فإنه المصرف لن يعرف في هذه المرحلة أي نسخة من التابع يجب استدعاؤها؛ لهذا السبب يؤجل هذا القرار إلى حين وقت التنفيذ وتسمى هذه السياسة الترحيل الديناميكي (بالإنجليزية: dynamic dispatch)‏. تتيح التوابع الأعضاء الظاهرية أو "الطرق" استدعاء النحقيق الأكثر تحديداً من التابع المُستدعى حسب نمط الكائن وقت التنفيذ. يتم تحقيق هذا الغرض بشكل شائع في تحقيقات لغة ++C عن طريق استخدام جداول التوابع الظاهرية. يمكن تجاوز استخدام جداول التوابع الظاهرية بإضافة الاسم المؤهل الكامل للصف قبل استدعاء التابع في حال معرفة نمط الكائن إلا أن الاستدعاءات العامة للتوابع الظاهرية يتم حلها وقت التنفيذ باستخدام هذه الجداول.

بالإضافة إلى التوابع الأعضاء القياسية يمكن لتوابع التحميل الزائد للمعاملات والهوادم أن تكون ظاهرية أيضاً. تقول القاعدة العامة أنه في حال وجود تابع عضو ظاهري واحد على الأقل في الصف يجب أن يكون هادم الصف ظاهرياً أيضاً. بما أن نمط التابع وقت إنشائه يكون معروفاً وقت التصريف فإن البواني (وكذلك البواني الناسخة) لا يمكن أن تكون ظاهرية. على الرغم من ذلك قد تظهر بعض الحالات التي يضطر فيها إنشاء نسخة من الكائن عند تمرير مؤشر إلى كائن مشتق كمؤشر إلى كائن قاعدي. الحل الشائع لحالة كهذه يمكن في إنشاء تابع ظاهري ()clone (أو أي اسم آخر) ينشئ ويعيد نسخةً من الصف المشتق لدى استدعائه.

يمكن للتابع العضو أن يكون "ظاهرياً صرفاً" (بالإنجليزية: pure virtual)‏ من خلال إضافة 0= في نهاية التصريح عن التابع وقبل الفاصلة المنقوطة. يسمى الصف الذي يحتوي تابعاً عضواً ظاهرياً صرفاً واحداً على الأقل باسم نمط بيانات مجرد. لا يمكن إنشاء كائنات من أنماط البيانات المجردة. يمكن فقط اشتقاق أنماط البيانات المجردة. أي صف مشتق يرث تابعاً ظاهرياً صرفاً (أو أكثر) يجب أن يوفر تعريفاً غير-صرفٍ له لكي يمكن إنشاء كائنات منه. أي برنامج يحاول إنشاء كائنات من صف يحوي تابعاً ظاهرياً صرفاً أو يرث تابعاً ظاهرياً صرفاً (دون توفير تعريف غير-صرف له) هو برنامج سيئ التشكيل (بالإنجليزية: ill-formed)‏ بالنسبة لقواعد كتابة برنامج باستخدام ++C.