多態性¶

アップキャスト¶

派生クラスの参照やポインタから基底クラスの参照やポインタへの型変換をアップキャストといいます。

アップキャストによって、派生クラスのオブジェクトを基底クラスの参照またはポインタで扱うことができます。

polymorphism_upcast.cc

#include <iostream>

class Rectangle {
 public:
    int Area() const {
        return height_ * width_;
    }

    int height_;
    int width_;
};

class Square : public Rectangle {
 public:
    void SetSize(int size) {
        height_ = size;
        width_ = size;
    }
};

int main() {
    Square s;
    s.SetSize(10);

    const Rectangle& r = s;
    std::cout << "area = " << r.Area() << std::endl;

    return 0;
}

この例では Square クラスのオブジェクト s を Rectangle クラスの参照 r で扱っています。

アップキャストは暗黙的に行われるため、明示的に型変換を行う必要はありません。

ダウンキャスト¶

基底クラスの参照やポインタから派生クラスの参照やポインタへの型変換をダウンキャストといいます。

ダウンキャストを行わないで済むようなコードを書くことが望ましいです。ダウンキャストの詳細についてはダウンキャストを参照してください。

仮想関数とオーバーライド¶

派生クラスで挙動を変更できるメンバ関数を仮想関数といいます。仮想関数にするには基底クラスのメンバ関数に virtual をつけます。

派生クラスで仮想関数の挙動を変更することをオーバーライドといいます。派生クラスでオーバーライドを行うには、仮想関数シグニチャ（引数の型や const 修飾の有無）を厳密一致させる必要があります。オーバーライドであることを明確化するため派生クラスのメンバ関数には override をつけることが推奨されます。

override について

override はプログラマのミスや基底クラスの仕様変更により、関数シグニチャが厳密一致しなくなった際にオーバーライドに失敗するというトラブルを防ぐために導入された仕組みです。 override をつけなくても関数シグニチャさえ厳密一致すればオーバーライドは可能ですがトラブルを防止するためには常につけたほうが良いでしょう。

参考：overrideとfinal - cpprefjp

polymorphism_override.cc

#include <iostream>

class Rectangle {
 public:
    virtual void Describe() const {
        std::cout << "height = " << height_ << std::endl;
        std::cout << "width = " << width_ << std::endl;
    }

    int height_;
    int width_;
};

class Square : public Rectangle {
 public:
    void SetSize(int size) {
        height_ = size;
        width_ = size;
    }

    void Describe() const override {
        std::cout << "size = " << height_ << std::endl;
    }
};

int main() {
    Square s;
    s.SetSize(10);

    const Rectangle& r = s;
    r.Describe();

    return 0;
}

実行結果は以下のようになります。

size = 10

この例ではメンバ関数 Describe がオーバーライドされているため、 Rectangle クラスではなく Square クラスの Describe が実行されます。

純粋仮想関数とインターフェース¶

定義をもたない仮想関数を純粋仮想関数といいます。純粋仮想関数にするには仮想関数に = 0 をつけます。

class Polygon {
 public:
    virtual int Area() const = 0;
};

純粋仮想関数があるクラスのオブジェクトは作ることができません。

C++ にはインターフェースクラスをつくるための専用の記法はないため、メンバ関数がすべて純粋仮想関数であるクラスをインターフェースとして使います。

class Polygon {
 public:
    virtual int Area() const = 0;
};

class Rectangle : public Polygon {
 public:
    int Area() const override {
        return height_ * width_;
    }

    int height_;
    int width_;
};