多た态 (计算机つくえ科学かがく)

在ざい编程语言和わ类型论中なか，多た态（英語えいご：polymorphism）指ゆび为不同ふどう数かず据すえ类型的てき实体提供ていきょう统一的てき接せっ口こう，或ある使用しよう一个单一的符号来表示多个不同的类型。

多た态的最さい常つね见主要よう类别有ゆう：

• 特とく设多态：为个体たい的てき特定とくてい类型的てき任意にんい集合しゅうごう定てい义一个共同どう接せっ口こう。
• 参まいり数多すうた态：指定してい一いち个或多た个类型がた不ふ靠もたれ名字みょうじ而是靠もたれ可か以标识任何なん类型的てき抽象ちゅうしょう符号ふごう。
• 子こ类型（也叫做子类型多た态或包含ほうがん多た态）：一个名字指称很多不同的类的实例，这些类有某ぼう个共同きょうどう的てき超ちょう类。

历史

在ざい1967年ねん，英国えいこく计算机つくえ科学かがく家か克かつ里さと斯托弗どる·斯特雷かみなり奇き在ざい他た的てき讲义合ごう集しゅう《编程语言中ちゅう的てき基もと础概念がいねん》中ちゅう，首しゅ次じ提出ていしゅつ了りょう特とく设多态和参さん数多すうた态的概念がいねん。特とく设多态是Algol 68的てき特とく征せい，而参数多すうた态是ML在ざい1975年ねん介入かいにゅう的てき类型系けい统的核心かくしん特とく征せい。

在ざい1985年ねん，彼かれ得とく·瓦かわら格かく纳和わ卢卡·卡代利り在ざい论文中ちゅう引入了りょう术语「包含ほうがん多た态」来らい为子こ类型和わ继承建けん模も，引证1967年ねん的てきSimula为子类型和わ继承的てき最早もはや的てき对应实现。

类别

特とく设多态

主しゅ条目じょうもく：特とく设多态和わ名字みょうじ修おさむ饰

克かつ里さと斯托弗どる·斯特雷かみなり奇き选择术语“特とく设多态”来らい指ゆび称しょう一个多态函数可以应用于有不同类型的实际参数上，但ただし是ぜ以来いらい它们所しょ应用到いた的てき实际参さん数すう类型而有不同ふどう的てき表ひょう现（也叫做为函はこ数すう重じゅう载或ある运算符ふ重じゅう载）。在ざい这个上下じょうげ文中ぶんちゅう术语“特とく设”（ad hoc）不意ふい图表达贬义，它只是ぜ简单的てき指出さしで这种多た态不是ぜ类型系けい统的基本きほん特とく征せい。在ざい下面かめん的てきPascal/Delphi例れい子中こなか，在ざい查看Add函数かんすう的てき调用的てき时候，它好像ぞう通用つうよう的てき工作こうさく在ざい各かく种类型がた之の上うえ，但ただし编译器き对所有意ゆうい图和用途ようと都と把わ它们视为完全かんぜん不同ふどう的てき两个函数かんすう:

program Adhoc;

function Add(x, y : Integer) : Integer;
begin
    Add := x + y
end;

function Add(s, t : String) : String;
begin
    Add := Concat(s, t)
end;

begin
    Writeln(Add(1, 2));                   (* 打だ印しるし"3"             *)
    Writeln(Add('Hello, ', 'Mammals!'));    (* 打だ印しるし"Hello, Mammals!" *)
end.

在ざい动态类型语言中ちゅう情じょう况可能かのう更さら加か复杂，因いん为需要よう调用的てき正せい确函数すう只ただ能のう在ざい运行时间确定。

隐式类型转换也被定てい义为多た态的一いち种形式しき，叫さけべ做“强迫きょうはく多た态”。

参まいり数多すうた态

主しゅ条目じょうもく：参まいり数多すうた态和わ泛型编程

参まいり数多すうた态允许函数すう或ある数かず据すえ类型被ひ一般いっぱん性せい的てき书写，从而它可以“统一”的てき处理值而不用ふよう依よ赖于它们的てき类型。参まいり数多すうた态是使し语言更さら加か有ゆう表ひょう现力而仍维持完全かんぜん的てき静せい态类型安全あんぜん的てき一いち种方式しき。这种函数かんすう和わ数すう据すえ类型被ひ分ぶん别称为“泛化函数かんすう”和かず“泛化数すう据すえ类型”从而形成けいせい了りょう泛型编程的てき基もと础。

例れい如，可か以构造づくり连接两个列れつ表ひょう的てき一いち个函数すうappend，它不关心元素げんそ的てき类型：它可以附加ふか整数せいすう的てき列れつ表ひょう、实数的てき列れつ表ひょう、字じ符ふ串くし的てき列れつ表ひょう等とう等とう。设定“类型变量a”来らい指定してい这个列れつ表ひょう中元ちゅうげん素的すてき类型。接着せっちゃくappend可か以确定てい类型：

forall a. [a] × [a] -> [a]

这里的てき[a]指示しじ具有ぐゆう类型a的てき元素げんそ的てき列れつ表ひょう类型。我わが们称对于a的てき所有しょゆう的てき值，append的てき类型“由ゆかりa参さん数すう化か”。结果的てき列れつ表ひょう必须由よし相しょう同どう类型的てき元素げんそ组成。对于应用append的まと每ごと个位置いち，都と要よう为a确定一いち个值。

参まいり数多すうた态的概念がいねん适用于数かず据すえ类型和わ函数かんすう二に者しゃ。可か以被求もとめ值或应用于不同どう类型的てき值之上じょう的てき函数かんすう叫さけべ做“多た态函数すう”。看み起おこり来らい具有ぐゆう泛化类型性せい质的数すう据すえ类型（比ひ如具有ぐゆう任意にんい类型的てき元素げんそ的てき列れつ表ひょう）被ひ指ゆび认为“多た态数据すえ类型”，就像根ね据すえ它来做特殊とくしゅ化か的てき泛化类型那な样。

参まいり数多すうた态在函数かんすう式しき编程之これ中ちゅう是ぜ普遍ふへん的てき，在ざい这里它经常つね被ひ简称为“多た态”。下面かめん的てきHaskell例れい子こ展示てんじ了りょう参さん数すう化か列れつ表ひょう数すう据すえ类型和わ在ざい其上的てき两个参さん数多すうた态函数すう：

data List a = Nil | Cons a (List a)

length :: List a -> Integer
length Nil         = 0
length (Cons x xs) = 1 + length xs

map :: (a -> b) -> List a -> List b
map f Nil         = Nil
map f (Cons x xs) = Cons (f x) (map f xs)

参まいり数多すうた态在很多面めん向こう对象语言中ちゅう也能获得到いた。例れい如，C++和わD的てき模も板ばん，和かず在ざいC#、Delphi和わJava中ちゅう所しょ称しょう谓的泛型:

class List<T> {
    class Node<T> {
        T elem;
        Node<T> next;
    }
    Node<T> head;
    int length() { ... }
}

List<B> map(Func<A, B> f, List<A> xs) {
    ...
}

John C. Reynolds（和わ后きさき来らい的てきJean-Yves Girard）正式せいしき的てき将はた这种多た态概念がいねん发展为对lambda演算えんざん的てき扩展（叫さけべ做多态lambda演算えんざん或ある系けい统F）。任にん何なん参さん数多すうた态函数すう都と必然ひつぜん在ざい能のう做什么上受到限げん制せい，工作こうさく在ざい数すう据すえ的てき形状けいじょう而不是ぜ它的值之上じょう，这导致了parametricity的てき概念がいねん。

子こ类型

主しゅ条目じょうもく：子こ类型和わ虚きょ函数かんすう

在ざい面めん向こう对象程ほど序じょ设计中なか，计算机つくえ程ほど序じょ執行しっこう時じ，相あい同どう的てき訊息可能かのう會かい送おく給きゅう多た個こ不同ふどう的てき類別るいべつ之の物件ぶっけん，而系統けいとう可か依據いきょ物件ぶっけん所屬しょぞく類別るいべつ，引發對應たいおう類別るいべつ的てき方法ほうほう，而有不同ふどう的てき行為こうい。簡單かんたん來き說せつ，所謂いわゆる多た型がた意い指ゆび相しょう同どう的てき訊息給きゅう予よ不同ふどう的てき物件ぶっけん會かい引發不同ふどう的てき動作どうさ。比ひ如有動物どうぶつ之の類別るいべつ，而且由よし動物どうぶつ繼承けいしょう出で類別るいべつ貓和類別るいべつ狗いぬ，並なみ對たい同一どういつ源げん自じ類別るいべつ動物どうぶつ（父ちち類別るいべつ）之の一訊息有不同的響應，如類別べつ動物どうぶつ有ゆう「叫さけべ」之の動作どうさ，而類別べつ貓會「喵喵」，類別るいべつ狗いぬ則そく會かい「汪ひろし汪ひろし」，則のり稱しょう之の為ため多た型がた態たい。

在ざい下面かめん的てき这个例れい子中こなか猫ねこ和わ狗いぬ都と是ぜ动物的てき子こ类型。过程letsHear()接受せつじゅ一いち个动物ぶつ，但ただし在ざい传递给它一个子类型的时候也能正确工作：

abstract class Animal {
    abstract String talk();
}

class Cat extends Animal {
    String talk() {
        return "Meow!";
    }
}

class Dog extends Animal {
    String talk() {
        return "Woof!";
    }
}

static void letsHear(final Animal a) {
    println(a.talk());
}

static void main(String[] args) {
    letsHear(new Cat());
    letsHear(new Dog());
}

多た态可分ぶん为变量りょう多た态与函数かんすう多た态。变量多た态是指ゆび：基もと类型的てき变量（对于C++是ぜ引用いんよう或ある指ゆび针）可か以被赋值基もと类型对象，也可以被赋值派生はせい类型的てき对象。函数かんすう多た态是指ゆび，相そう同どう的てき函数かんすう调用界面かいめん（函数かんすう名めい与あずか实参表ひょう），传送给一个对象变量，可か以有不同ふどう的てき行ぎょう为，这视该对象ぞう变量所しょ指向しこう的てき对象类型而定。多た态也可か定てい义为“一种将不同的特殊行为和单个泛化记号相关联的能力”，变量多た态是函数かんすう多た态的基もと础。

实现角度かくど类别

主しゅ条目じょうもく：模も板ばん超ちょう編へん程ほど § 靜態せいたい多た型がた和わ动态分派ぶんぱ

依よ据すえ实现时做出で的てき选择，多た态可分ぶん为：

• 动态多た态（dynamic polymorphism）:生なま效こう于运行期き。
• 静せい态多态（static polymorphism）：将はた不同ふどう的てき特殊とくしゅ行ぎょう为和单个泛化记号相しょう关联，由ゆかり于这种关联处理り于编译期き而非运行期き，因いん此被称しょう为“静せい态”。可か以用来らい实现类型安全あんぜん、运行高だか效こう的てき同どう质对象ぞう集合しゅうごう操作そうさ。C++ STL不ふ采さい用よう动态多た态来实现就是个例子こ。

对于C++语言，带变量的りょうてき宏和こうわ函はこ数すう重じゅう载机制せい也允许将不同ふどう的てき特殊とくしゅ行ぎょう为和单个泛化记号相しょう关联。然しか而，习惯上じょう并不将はた这种函数かんすう多た态、宏ひろし多た态展现出来でき的てき行ぎょう为称为多态（或ある静せい态多态），否いや则就连C语言也具有ぐゆう宏ひろし多た态了。谈及多た态时，默だま认就是ぜ指ゆび动态多た态，而静态多态则是ぜ指ゆび基もと于模板いた的てき多た态。

参まいり见

• 鸭子类型
• 系けい统F
• 类型类
• 类型论
• 虚きょ继承