Что такое статический полиморфизм

1️⃣ Как кратко ответить

Статический полиморфизм в C++ достигается с помощью шаблонов и перегрузки функций, позволяя определять поведение на этапе компиляции. Это обеспечивает более быструю работу программы, так как все решения принимаются компилятором, а не во время выполнения.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Статический полиморфизм — это концепция в C++, которая позволяет объектам вести себя по-разному в зависимости от их типа, но при этом все решения принимаются на этапе компиляции. Это отличается от динамического полиморфизма, где решения принимаются во время выполнения программы.

Основные механизмы, которые обеспечивают статический полиморфизм в C++, — это шаблоны и перегрузка функций.

Шаблоны

Шаблоны позволяют создавать обобщенные функции и классы, которые могут работать с любыми типами данных. Это достигается за счет параметров шаблона, которые заменяются конкретными типами во время компиляции.

Пример использования шаблонов:

#include <iostream>
​
// Шаблонная функция для вычисления максимума из двух значений
template <typename T>
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}
​
int main() {
    int intMax = max(3, 7); // Используется шаблон для типа int
    double doubleMax = max(3.5, 2.1); // Используется шаблон для типа double
​
    std::cout << "Max int: " << intMax << std::endl; // Вывод: Max int: 7
    std::cout << "Max double: " << doubleMax << std::endl; // Вывод: Max double: 3.5
​
    return 0;
}

• template <typename T>: Определяет шаблонную функцию, где T — это параметр шаблона, который будет заменен на конкретный тип данных.
• T max(T a, T b): Функция max принимает два параметра типа T и возвращает максимальное из них.
• int intMax = max(3, 7);: Вызов функции max с параметрами типа int.
• double doubleMax = max(3.5, 2.1);: Вызов функции max с параметрами типа double.

Перегрузка функций

Перегрузка функций позволяет определять несколько функций с одним и тем же именем, но с разными параметрами. Компилятор выбирает нужную функцию на основе типов и количества аргументов.

Пример перегрузки функций:

#include <iostream>
​
// Перегруженная функция для вывода целого числа
void print(int i) {
    std::cout << "Integer: " << i << std::endl;
}
​
// Перегруженная функция для вывода числа с плавающей точкой
void print(double d) {
    std::cout << "Double: " << d << std::endl;
}
​
int main() {
    print(5); // Вызов функции print(int)
    print(3.14); // Вызов функции print(double)
​
    return 0;
}

• void print(int i): Функция для вывода целого числа.
• void print(double d): Функция для вывода числа с плавающей точкой.
• print(5);: Вызов функции print с целым числом, компилятор выбирает print(int).
• print(3.14);: Вызов функции print с числом с плавающей точкой, компилятор выбирает print(double).

Применение и преимущества

Статический полиморфизм полезен, когда требуется высокая производительность, так как все решения принимаются на этапе компиляции, что исключает накладные расходы на виртуальные вызовы. Это особенно важно в системах реального времени и в высокопроизводительных приложениях, где каждая миллисекунда на счету.