靜多態(tài)

1）非參數(shù)化多態(tài)（Ad-hoc polymorphism）：

a）函數(shù)重載（Function Overloading）

b）運(yùn)算符重載（Operator Overloading）

2）參數(shù)化多態(tài)（Parametric polymorphism）

c）模板（Template）

其實(shí)非參數(shù)化多態(tài)和參數(shù)化多態(tài)并不沖突，而且相輔相成，它們混合使用能夠帶來(lái)更大的靈活性，函數(shù)模板重載就是很好的例子：

template

T max(const T& lhs, const T& rhs)

{

return lhs > rhs "para" label-module="para">

}

template

T max(const T& fst, const T& sec, const T& thd)

{

return max(max(fst, sec), thd);

}

使用：

max(1, 3, 5);

max(2.4, 4.2);

優(yōu)缺點(diǎn)比較

靜多態(tài)是以犧牲靈活性而獲得運(yùn)行速度的一種做法；而動(dòng)多態(tài)則恰恰相反，它是以犧牲運(yùn)行速度而獲取靈活性的做法。當(dāng)然這么說(shuō)是不全面的，看看下面這個(gè)特殊的應(yīng)用：

使用靜多態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)多態(tài)

這是一種在模板元編程（Template Metaprogramming）中常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)編程技巧。在C 中，可以借助模板來(lái)實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言所支持動(dòng)多態(tài)相似的功能特性（C 中指的就是的virtual 函數(shù)）。

下面是C 本身所支持多態(tài)形式：（virtual版）

#include

class Base {

public:

virtual void method() = 0;

virtual ~Base() { }

};

class Derived : public Base {

public:

virtual void method()

{

std::cout << "Derived" << std::endl;

}

};

class Derived2 : public Base {

public:

virtual void method()

{

std::cout << "Derived2" << std::endl;

}

};

int main()

{ Base *pBase = new Derived;

pBase->method(); // 輸出:"Derived"

delete pBase;

Base *pBase2 = new Derived2;

pBase2->method(); // 輸出:"Derived2"

delete pBase2;

return 0;

}

注：C 本身是借助virtual關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)的（dynamic polymorphism），而通常編譯器是借助virtual look-up tables（虛函數(shù)表）來(lái)決定該調(diào)用那個(gè)版本的函數(shù)，當(dāng)然這一過(guò)程發(fā)生在運(yùn)行期。

下面是使用CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）來(lái)實(shí)現(xiàn)多與上面對(duì)應(yīng)功能的靜多態(tài)代碼：

#include

template

class Base {

public:

void method()

{

// ...

static_cast(this)->implementation();

// ...

}

};

class Derived : private Base {

public:

void implementation()

{

std::cout << "Derived" << std::endl;

}

};

class Derived2 : private Base {

public:

void implementation()

{

std::cout << "Derived2" << std::endl;

}

};

int main()

{

Base *pBase = new Base();

pBase->method(); // 輸出:"Derived"

delete pBase;

Base *pBase2 = new Base();

pBase2->method(); // 輸出:"Derived2"

delete pBase2;

return 0;

}

雖然使用這種方式實(shí)現(xiàn)的多態(tài)和面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài)從功能上說(shuō)差不多相同，但是前者沒(méi)有后者易用、易懂、和能力強(qiáng)大。雖然如此，CRTP作為一種模板設(shè)計(jì)模式還是很有用的，例如，Boost iterator library就是用了這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)在別的語(yǔ)言中也存在CRTP這種模式，如Java，Enum類(lèi)被定義為Enum>，當(dāng)然由于Java在模板方面的不足，作為Java語(yǔ)言的使用者，你是沒(méi)法自己體驗(yàn)這樣的用法（Java雖然支持模板特性，但是用戶(hù)不能自己定義模板，只能使用庫(kù)里邊的模板類(lèi)）。2100433B

其中靜多態(tài)就是綁定發(fā)生在編譯期（compile-time），此種綁定稱(chēng)為靜態(tài)綁定static-binding）；而動(dòng)多態(tài)就是綁定發(fā)生在運(yùn)行期（run-time），此種綁定稱(chēng)為動(dòng)態(tài)綁定（dynamic-binding）。

不同編程范例中的表現(xiàn)形式

注：由于C 同時(shí)支持下面要提到的三種編程范例（Programming Paradigm） ，所以就用C 語(yǔ)言為例來(lái)說(shuō)明

靜多態(tài)過(guò)程化編程

C 中對(duì)靜多態(tài)的支持方式有：全局函數(shù)重載和運(yùn)算符重載。

全局函數(shù)重載代碼：

一下代碼中均不考慮函數(shù)的返回類(lèi)型，因?yàn)镃 中不允許只有函數(shù)類(lèi)型不同的重載。

1）參數(shù)個(gè)數(shù)不同而參數(shù)類(lèi)型相同(對(duì)應(yīng)位置)：

void defParamNum(int paramFst);

void defParamNum(int paramFst, double paramSec);

2）參數(shù)個(gè)數(shù)相同而參數(shù)類(lèi)型不同：

void defParamType (int paramFst, double paramSec);

void defParamType (double paramFst, int paramSec);

3）參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)類(lèi)型都不相同：

void defBoth(int paramFst);

void defBoth(double paramFst, int paramSec);

運(yùn)算符重載代碼：

其實(shí)運(yùn)算符重載也是一種函數(shù)重載。其中多了一些限制，比如一元運(yùn)算符、二元運(yùn)算符所要求的參數(shù)個(gè)數(shù)，還有運(yùn)算符重載的元型（Prototype）都有明確的規(guī)定，再就是一些像C語(yǔ)言等不支持運(yùn)算符重載，所以這里單獨(dú)列出來(lái)。

一元運(yùn)算符重載：（負(fù)值運(yùn)算符 operator -）

Complex operator – (const Complex& elem)

{

// 復(fù)數(shù)temp的值為0 0i

Complex temp;

// 將temp的實(shí)部設(shè)為elem實(shí)部負(fù)數(shù)

temp.setReal(-elem.getReal());

// 將temp的虛部設(shè)為elem虛部的負(fù)數(shù)

temp.setImage(-elem.getImage());

// 返回temp復(fù)數(shù)，此時(shí)temp就是elem對(duì)應(yīng)的負(fù)數(shù)了

return temp;

}

二元運(yùn)算符重載：（加法運(yùn)算符 operator ）

Complex operator (const Complex& lhs, const Complex& rhs)

{

// 復(fù)數(shù)temp的值為0 0i

Complex temp;

// 將temp的實(shí)部設(shè)為lhs和rhs實(shí)部的和

temp.setReal(lsh.getReal() rhs.getReal());

// 將temp的虛部設(shè)為lhs和rhs虛部的和

temp.setImage(lsh.getImage() rhs.getImage());

// 返回temp復(fù)數(shù)，此時(shí)的temp就是lhs和rhs的和

return temp;

}

靜多態(tài)面向?qū)ο缶幊?/h3>

其實(shí)面向?qū)ο缶幊蹋∣bject-Oriented Programming）中也表現(xiàn)為函數(shù)重載和運(yùn)算符重載。

函數(shù)重載：成員函數(shù)重載，靜態(tài)成員函數(shù)（static）重載，虛函數(shù)重載，友元函數(shù)重載。

class Complex {

public:

// 構(gòu)造函數(shù)重載：

Complex() : m_real(0), m_image(0) { };

Complex(double real, double image) : m_real(real), m_image(image) { };

// 靜態(tài)成員函數(shù)重載：不恰當(dāng)?shù)睦?

staticvoid staticFunc()

{

std::cout << "staticFunc()" << std::endl;

}

staticvoid staticFunc(int oneParam)

{

std::cout << "staticFunc(int oneParam)" << std::endl;

}

// 虛函數(shù)重載：不恰當(dāng)?shù)睦?

virtualvoid virtualFunc()

{

std::cout << "virtualFunc()" << std::endl;

}

virtualvoid virtualFunc(int oneParam)

{

std::cout << "virtualFunc(int oneParam)" << std::endl;

}

// 虛函數(shù)重載：不恰當(dāng)?shù)睦?。其友元函?shù)就是一般的全局函數(shù)

friendvoid friendFunc();

friendvoid friendFunc(int oneParam);

// 運(yùn)算符重載:Comple Comple

// Complex Complex成員版本：允許一個(gè)complex對(duì)象和另一個(gè)Complex對(duì)象相加

Complex operator (const Complex& elem)

{

return Complex(m_real elem.m_real, m_image elem.m_image);

}

// Complex double成員版本：允許一個(gè)complex對(duì)象和另一個(gè)double對(duì)象相加

// 只能是Complex double，不能是double Complex

Complex operator (double elem)

{

return Complex(m_real elem, m_image);

}

// Complex Complex友元版本：允許一個(gè)complex對(duì)象和另一個(gè)Complex對(duì)象相加

friend Complex operator (const Complex& lsh, const Complex& rhs)

{

return Complex(lsh.m_real rhs.m_real, lsh.m_image rhs.m_image);

}

// Complex double友元版本：允許一個(gè)complex對(duì)象和另一個(gè)double對(duì)象相加

// 只能是Complex double，不能是double Complex

friend Complex operator (const Complex& lsh, double rhs)

{

return Complex(lsh.m_real rhs, lsh.m_image);

}

// double Complex友元版本：允許一個(gè)double對(duì)象和另一個(gè)Complex對(duì)象相加

//只能是double Complex,不能是Complex double

//和上面的Complex double友元版本相輔相成

friend Complex operator (double lhs, const Complex& rhs)

{

return Complex(lhs rhs.m_real, rhs.m_image);

}

private:

double m_real;

double m_image;

};

void friendFunc()

{

std::cout << "virtualFunc()" << std::endl;

}

void friendFunc(int oneParam)

{

std::cout << "virtualFunc(int oneParam)" << std::endl;

}

運(yùn)算符重載：運(yùn)算符成員式重載，運(yùn)算符友元式重載。

注：見(jiàn)Complex類(lèi)定義中的運(yùn)算符重載部分！

靜多態(tài)泛型編程

在C 中，泛型編程（Generic Programming） 是通關(guān)過(guò)模板來(lái)實(shí)現(xiàn)的，然而模板不是與上述兩種編程范例有所不同，它必須依附于上述的某種范例，在某范例的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，就像面向?qū)ο蠛瓦^(guò)程化編程的關(guān)系一樣。下面就是模板分類(lèi)：

按泛化對(duì)象可分為：

1）類(lèi)型泛化（Type）：

template

class List {

// ...

};

List iList; // iList是能夠存儲(chǔ)int類(lèi)型的鏈表對(duì)象

2）數(shù)值泛化（Value）：

template

class Bit {

// ...

};

Bit<3> bit3; // bit3是長(zhǎng)度為3位的位對(duì)象

3）數(shù)值和類(lèi)型泛化（Type & Value）：

template

class Array {

// ...

};

Array iArray3; // iArray3是能夠存儲(chǔ)3個(gè)int類(lèi)型的數(shù)組對(duì)象

按泛化的載體可分為：

函數(shù)模板：

template

void functionGeneric()

{

// ...

}

類(lèi)模板：

template

class classGeneric {

// ...

};

設(shè)備大分類(lèi)分為動(dòng)設(shè)備，靜設(shè)備。

動(dòng)設(shè)備是指有驅(qū)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，如泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)以及成型機(jī)、包裝機(jī)、攪拌機(jī)等等；靜設(shè)備主要是指爐類(lèi)、塔類(lèi)、反應(yīng)設(shè)備類(lèi)、儲(chǔ)罐類(lèi)、換熱設(shè)備類(lèi)等。其中，比較特殊的有空冷器等，空冷風(fēng)機(jī)需要按動(dòng)設(shè)備管理，空冷管束按靜設(shè)備管理。

在國(guó)際分類(lèi)中，靜設(shè)備一般指非旋轉(zhuǎn)設(shè)備，而動(dòng)設(shè)備指旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

靜設(shè)備圖片2100433B

靜強(qiáng)度分析包括下面幾個(gè)方面的工作。

校核結(jié)構(gòu)的承載能力是否滿(mǎn)足強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求，若強(qiáng)度過(guò)剩較多，可以減小結(jié)構(gòu)承力件尺寸。對(duì)于帶裂紋的結(jié)構(gòu)，由于裂紋尖端存在奇異的應(yīng)力分布，常規(guī)的靜強(qiáng)度分析方法已不再適用，已屬于疲勞與斷裂問(wèn)題。

校核結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力是否滿(mǎn)足強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)為動(dòng)力分析等提供結(jié)構(gòu)剛度特性數(shù)據(jù)，這種校核通常在使用載荷下或更小的載荷下進(jìn)行。

計(jì)算和校核桿件、板件、薄壁結(jié)構(gòu)、殼體等在載荷作用下是否會(huì)喪失穩(wěn)定。有空氣動(dòng)力、彈性力耦合作用的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)，則用氣動(dòng)彈性力學(xué)方法研究。

計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的應(yīng)力、變形分布規(guī)律和屈曲模態(tài)，為其他方面的結(jié)構(gòu)分析提供資料。

靜強(qiáng)度分析的內(nèi)容也可通過(guò)靜力試驗(yàn)測(cè)定或驗(yàn)證。