面试题：C++ 中多态在继承体系下的实际应用场景

实际场景

假设我们正在开发一个图形绘制系统，有不同类型的图形，如圆形、矩形、三角形等。我们希望通过一个统一的接口来绘制不同的图形，而不需要针对每种图形单独编写绘制代码，这时候就可以使用多态。

代码示例

#include <iostream>
#include <cmath>

// 基类图形
class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0; // 纯虚函数，强制子类实现
};

// 圆形类，继承自Shape
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Circle with radius " << radius << std::endl;
    }
};

// 矩形类，继承自Shape
class Rectangle : public Shape {
private:
    double width;
    double height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Rectangle with width " << width << " and height " << height << std::endl;
    }
};

// 三角形类，继承自Shape
class Triangle : public Shape {
private:
    double base;
    double height;
public:
    Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {}
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Triangle with base " << base << " and height " << height << std::endl;
    }
};

// 绘制函数，接受Shape指针
void drawShape(const Shape* shape) {
    shape->draw();
}

多态提高灵活性和可维护性的说明

灵活性：
- 当需要添加新的图形类型时，如梯形，只需要创建一个继承自 Shape 的 Trapezoid 类，并实现 draw 函数。而无需修改现有的绘制函数 drawShape。这使得系统很容易扩展，增加新的图形类型不会影响到其他已有的代码逻辑。
- 可以通过一个 Shape 指针或引用来操作不同类型的图形对象，在运行时根据实际对象类型调用相应的 draw 函数，使得代码更加灵活，适应不同的需求。
可维护性：
- 每个图形的绘制逻辑封装在各自的类中，当需要修改某种图形的绘制方式时，只需要修改对应类中的 draw 函数，而不会影响到其他图形类和绘制函数 drawShape。这样使得代码的维护更加简单，减少了修改一处代码导致其他地方出现问题的风险。
- 多态使得代码结构更加清晰，符合单一职责原则，每个类只负责自己的功能，提高了代码的可读性和可维护性。

使用示例

int main() {
    Circle circle(5.0);
    Rectangle rectangle(4.0, 3.0);
    Triangle triangle(4.0, 5.0);

    drawShape(&circle);
    drawShape(&rectangle);
    drawShape(&triangle);

    return 0;
}

上述代码在 main 函数中创建了不同类型的图形对象，并通过 drawShape 函数绘制它们，展示了多态的实际应用。

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多态提高灵活性和可维护性的说明

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