淺析對象模型及多態(tài)的內在實現(xiàn)
Dissecting The Object Model and the Internal Implementation of Polymorphism

文：藍色feel
日期：2003年11月14日

概要：此文用簡明扼要的語言解釋了為什么多態(tài)是由指向對象的指針以及引用而不是對象本身來實現(xiàn)。

對象的理念以及對對象模型的思考（Basic concept of object and thinking in object model）：

在面向對象的程序中。一個程序是由一些對象及其相互間的作用構成的。對象是被聲明（declaration）的，其類型是確定的。所謂轉型（type conversion）操作，本質上是對象拷貝的轉型。舉個簡單例子，對于已聲明變量 float var 而言，我們將其強制類型轉換為 int ，此時，編譯器先將 var 制作一份拷貝 var_tmp，再將 var_tmp 轉化為 int 型，而 var 本身是不變的。

由此可見，對象是確定的，非多態(tài)的，其行為僅限于該對象所屬數(shù)據(jù)類型的方法（function）（包括該類型基類的方法）。

由于對象的類型確定性，對象不能支持多態(tài)，所有有關對象的操作均是靜態(tài)的（static）是能夠事先認定的，是能夠在編譯期被計算及綁定的，因此對于一個已被聲明的對象（declared object）而言，已喪失了執(zhí)行期（運行時，run-time）的彈性。

多態(tài)的實現(xiàn)（Implementation of Polymorphism）：

此程序設計典范（programming paradigm）在具體的程序中是由指針或引用這種對對象的間接操作所實現(xiàn)的。

為什么不能直接對對象應用多態(tài)，而是要通過指針或引用這種間接方式來應用呢？

一個對象，其大小在其被聲明時已被確定（即是所有數(shù)據(jù)成員按32位對齊后的總和），如果非要對其應用多態(tài)，即非要讓系統(tǒng)在運行期將其看作另一種類型（極有可能是基類或派生類）的對象，那么由于兩種數(shù)據(jù)類型占據(jù)的內存字節(jié)數(shù)不同，或即使相同其解釋方式不同，類型轉換后，對象要么被切割，要么被擴充進一些垃圾字節(jié)（怎么變化要看目標類型對于源類型的字節(jié)數(shù)大小）此時的操作是不安全的。
然而對于一個指針而言，其大小是確定的（在32位的機器上均為一個32位的遠指針）無論其指向什么類型的對象，其大小都是不變的。因此，指針從其本身特性上講是類型靈活的，應用程序完全可以籍由操作系統(tǒng)的支持在執(zhí)行期動態(tài)改變其指向的類型而不用擔心指針會被切割或擴充。因此指針適合于用來從語言層面上實現(xiàn)多態(tài)。

引用對于編譯器而言是通過指針來實現(xiàn)的，故在本質上與指針的行為并無不同

推論：

對于一個類體系，直接定義基類對象A，那么A的行為僅限于基類。但若定義該基類對象的指針或引用B，那么B的行為可擴展至該基類及其派生類

實例：

class BaseClass; // 聲明基類
class DeriveClass; // 聲明派生類

BaseClass ObjectEntity; // 聲明基類對象A
BaseClass * pBaseObject = RetrieveData(); // 聲明基類指針B
BaseClass & rBaseObject = * pBaseObject ; // 聲明基類引用C

則A一定是基類對象，他的行為就被限定在基類中了。而B和C要么指向基類對象，要么指向其子類型（即派生類對象），他們既可以被基類方法，也可以被派生類的方法當做不同的類型來操作。