C++多态的实现原理
c实现多态的方法
c实现多态的方法
多态是面向对象编程中的一个重要概念，它可以让不同的对象对同一消息做出不同的响应。
在C语言中实现多态一般有以下几种方法： 1. 函数指针：定义一个函数指针类型，不同的类型可以指向不
同的函数实现，通过函数指针调用函数实现多态。
2. 结构体与函数指针组合：定义一个结构体，其中包含函数指
针成员，在不同的结构体中实现不同的函数，通过结构体指针调用不同的函数实现多态。
3. 函数指针数组：定义一个函数指针数组，数组中不同的元素
可以指向不同的函数实现，通过数组索引调用不同的函数实现多态。
需要注意的是，在C语言中实现多态需要手动管理内存，因此需要谨慎使用，避免内存泄漏等问题。
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C语言中的多态
C语⾔中的多态⼀、多态的主要特点1、继承体系下。
继承：是⾯向对象最显著的⼀个特性。
继承是从已有的类中派⽣出新的类，新的类能吸收已有类的数据属性和⾏为，并能扩展新的能⼒，已有类被称为⽗类/基类，新增加的类被称作⼦类/派⽣类。
2、⼦类对⽗类的虚函数进⾏重写。
3、虚表。
在⾯向对象语⾔中，接⼝的多种不同现⽅式即为多态。
同⼀操作作⽤于不同的对象，可以有不同的解释，产⽣不同的执⾏结果，这就是多态性。
简单说就是允许基类的指针指向⼦类的对象。
⼆、代码实现1、C++中的继承与多态1 class Base2 {3 public:4 virtual void fun() {} //基类函数声明为虚函数5 int B1;6 };7 class Derived :public Base //Derived类公有继承Base类8 {9 public:10 virtual void fun() { //函数重写，此时基类函数可以声明为虚函数，也可以不声明11 cout << "D1.fun" << endl;12 }13 int D1;14 };15 int main(){16 Base b1; //创建⽗类对象17 Derived d1;//创建⼦类对象1819 Base *p1 = (Base *)&d1;//定义⼀个⽗类指针，并通过⽗类指针访问⼦类成员20 p1->fun();2122 Derived *p2 = dynamic_cast<Derived*> (&b1); //dynamic_cast⽤于将⼀个⽗类对象的指针转换为⼦类对象的指针或引⽤（动态转换）23 p2->fun();2425 getchar();26 return 0;27 }2. C语⾔实现C++的继承与多态1 typedef void(*FUNC)(); //定义⼀个函数指针来实现对成员函数的继承2 struct _Base //⽗类3 {4 FUNC _fun;//由于C语⾔中结构体不能包含函数，故借⽤函数指针在外⾯实现5 int _B1;6 };7 struct _Derived//⼦类8 {9 _Base _b1;//在⼦类中定义⼀个基类的对象即可实现对⽗类的继承10 int _D1;11 };12 void fb_() //⽗类的同名函数13 {14 printf("_b1:_fun()\n");15 }16 void fd_() //⼦类的同名函数17 {18 printf("_d1:_fun()\n");19 }20 int main() {21 _Base _b1;//定义⼀个⽗类对象_b122 _Derived _d1;定义⼀个⼦类对象_d12324 _b1._fun = fb_;//⽗类的对象调⽤⽗类的同名函数25 _d1._b1._fun = fd_;//⼦类的对象调⽤⼦类的同名函数2627 _Base *_p1 = &_b1;//定义⼀个⽗类指针指向⽗类的对象28 _p1-> _fun(); //调⽤⽗类的同名函数2930 _p1 = (_Base *)&_d1;//让⽗类指针指向⼦类的对象,由于类型不匹配所以要进⾏强转31 _p1->_fun(); //调⽤⼦类的同名函数3233 getchar();34 return 0;35 }。
多态的概念和作用（深入理解）
多态的概念和作⽤（深⼊理解）多态是⾯向对象的重要特性,简单点说:“⼀个接⼝，多种实现”，就是同⼀种事物表现出的多种形态。
编程其实就是⼀个将具体世界进⾏抽象化的过程，多态就是抽象化的⼀种体现，把⼀系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进⾏对话。
对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的⾏为。
⽐如，你的⽼板让所有员⼯在九点钟开始⼯作, 他只要在九点钟的时候说：“开始⼯作”即可，⽽不需要对销售⼈员说：“开始销售⼯作”，对技术⼈员说：“开始技术⼯作”, 因为“员⼯”是⼀个抽象的事物, 只要是员⼯就可以开始⼯作，他知道这⼀点就⾏了。
⾄于每个员⼯，当然会各司其职，做各⾃的⼯作。
多态允许将⼦类的对象当作⽗类的对象使⽤，某⽗类型的引⽤指向其⼦类型的对象,调⽤的⽅法是该⼦类型的⽅法。
这⾥引⽤和调⽤⽅法的代码编译前就已经决定了,⽽引⽤所指向的对象可以在运⾏期间动态绑定。
再举个⽐较形象的例⼦：⽐如有⼀个函数是叫某个⼈来吃饭，函数要求传递的参数是⼈的对象，可是来了⼀个美国⼈，你看到的可能是⽤⼑和叉⼦在吃饭，⽽来了⼀个中国⼈你看到的可能是⽤筷⼦在吃饭，这就体现出了同样是⼀个⽅法，可以却产⽣了不同的形态，这就是多态！多态的作⽤：1. 应⽤程序不必为每⼀个派⽣类编写功能调⽤，只需要对抽象基类进⾏处理即可。
⼤⼤提⾼程序的可复⽤性。
//继承2. 派⽣类的功能可以被基类的⽅法或引⽤变量所调⽤，这叫向后兼容，可以提⾼可扩充性和可维护性。
//多态的真正作⽤，以前需要⽤switch实现----------------------------------------------------多态是⾯向对象程序设计和⾯向过程程序设计的主要区别之⼀，何谓多态？记得在CSDN⾥⼀篇论C++多态的⽂章⾥有⼀名话：“龙⽣九⼦，⼦⼦不同”多态就是同⼀个处理⼿段可以⽤来处理多种不同的情况，在钱能⽼师的《C++程序设计教程》书中有这样⼀个例⼦：定义了⼀个⼩学⽣类[本⽂全部代码均⽤伪码]class Student{public:Student(){}~Student(){}void 交学费(){}//......};⾥⾯有⼀个 “交学费”的处理函数，因为⼤学⽣和⼩学⽣⼀些情况类似，我们从⼩学⽣类中派⽣出⼤学⽣类：class AcadStudent:public Student{public:AcadStudent(){}~ AcadStudent(){}void 交学费(){}//.......};我们知道，中学⽣交费和⼤学⽣交费情况是不同的，所以虽然我们在⼤学⽣中继承了中学⽣的"交学费"操作，但我们不⽤，把它重载，定义⼤学⽣⾃⼰的交学费操作，这样当我们定义了⼀个⼩学⽣，⼀个⼤学⽣后：Student A;AcadStudent B;A.交学费(); 即调⽤⼩学⽣的，B.交学费();是调⽤⼤学⽣的，功能是实现了，但是你要意识到，可能情况不仅这两种，可能N种如：⼩学⽣、初中⽣、⾼中⽣、研究⽣.....它们都可以以Student[⼩学⽣类]为基类。
C--程序设计--第10章-多态性及虚函数
使用重载函数注意：
不要使用重载函数描述不相干的函数 在类中，构造函数和普通成员函数均可以
重载 避免与函数的默认参数产生二义性
二、运算符重载
运算符重载(operate overloading)就是 赋予已有的运算符多重含义。
运算符重载实质是函数重载，运算符重载 的选择与函数重载类似，会根据运算符的 操作数的类型、个数和顺序来进行运算符 函数的选择。
#include<iostream.h> str#iinngc:l:usdter<isntgr(icnhga.rh>*s) v{}ossccsssc{s{{ittohtttolsstlsssls*drruarrrueptrepttepsi1trii3tc{pn=rin=rrn=pmn.<nn.<lprgncngncign=agp<*ggp<auitepgtepnte'irssrssbv\hwy:hwyghwnsit1ssitsla0=(:=(:=(tnr=ttnrit'scssscs:sc)rt1"rrt3scesss~ivci;thpt1hpsih1(.T23(.t::tttsnohn}ra,r.a,tza()gh(()grrrrttiatlrsilrsrer";eass;eiiiirdre[)ne[1i;[Ttt1ttnnnniglnl;gnl.nlhl)rlggggnep*e(e}(gesgeiei;2e(((gtrsnsnstnp(nsns)ncsi(lipg)gthg)ig(;(htn)en;t;tr;t;nti)a)artnthhih}ths<<ri{((;+n++<p<snd))}1g1s1aere*ige;]]i]nonszl{{;&;z;ddgd)&eercseelrl;s=teo1)m;a;/18etu)om/)0ut..;)构sr<""/;pn<造);//;s;/复}lp函构e<制n<数造ge构tn函hd造;l数};重} 载
C++中的封装、继承、多态理解
C++中的封装、继承、多态理解封装(encapsulation)：就是将抽象得到的数据和⾏为(或功能)相结合，形成⼀个有机的整体，也就是将数据与操作数据的源代码进⾏有机的结合，形成”类”，其中数据和函数都是类的成员。
封装的⽬的是增强安全性和简化编程，使⽤者不必了解具体的实现细节，⽽只是要通过外部接⼝，特定的访问权限来使⽤类的成员。
封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化。
继承(inheritance)：C++通过类派⽣机制来⽀持继承。
被继承的类型称为基类或超类，新产⽣的类为派⽣类或⼦类。
保持已有类的特性⽽构造新类的过程称为继承。
在已有类的基础上新增⾃⼰的特性⽽产⽣新类的过程称为派⽣。
继承和派⽣的⽬的是保持已有类的特性并构造新类。
继承的⽬的：实现代码重⽤。
派⽣的⽬的：实现代码扩充。
三种继承⽅式：public、protected、private。
继承时的构造函数：(1)、基类的构造函数不能被继承，派⽣类中需要声明⾃⼰的构造函数；(2)、声明构造函数时，只需要对本类中新增成员进⾏初始化，对继承来的基类成员的初始化，⾃动调⽤基类构造函数完成；(3)、派⽣类的构造函数需要给基类的构造函数传递参数；(4)、单⼀继承时的构造函数：派⽣类名::派⽣类名(基类所需的形参，本类成员所需的形参):基类名(参数表) {本类成员初始化赋值语句；}；(5)、当基类中声明有默认形式的构造函数或未声明构造函数时，派⽣类构造函数可以不向基类构造函数传递参数；(6)、若基类中未声明构造函数，派⽣类中也可以不声明，全采⽤缺省形式构造函数；(7)、当基类声明有带形参的构造函数时，派⽣类也应声明带形参的构造函数，并将参数传递给基类构造函数；(8)、构造函数的调⽤次序：A、调⽤基类构造函数，调⽤顺序按照它们被继承时声明的顺序(从左向右)；B、调⽤成员对象的构造函数，调⽤顺序按照它们在类中的声明的顺序；C、派⽣类的构造函数体中的内容。
继承时的析构函数：(1)、析构函数也不被继承，派⽣类⾃⾏声明；(2)、声明⽅法与⼀般(⽆继承关系时)类的析构函数相同；(3)、不需要显⽰地调⽤基类的析构函数，系统会⾃动隐式调⽤；(4)、析构函数的调⽤次序与构造函数相反。
C的运行时类型识别实现动态多态性
C的运行时类型识别实现动态多态性在C语言中，没有原生的运行时类型识别（Runtime Type Identification，RTTI）机制，而RTTI是实现多态性的关键。
然而，我们可以通过一些技巧和约定来模拟实现动态多态性，即在运行时根据对象的类型来决定调用哪个函数。
本文将介绍一种常用的C语言中实现动态多态性的方法。
一、使用函数指针表进行类型识别为了实现运行时类型识别，我们可以使用函数指针表（Function Pointer Table）来存储不同类型对象的函数指针。
函数指针表是一个包含一组函数指针的数组，数组的索引对应于对象的类型。
首先，我们定义一个基础的类型，作为其他类型的父类型，例如Shape类型：```ctypedef struct {void (*draw)();} Shape;```接下来，我们定义继承自Shape的具体类型，例如Rectangle和Circle：```ctypedef struct {Shape shape;int width;int height;} Rectangle;typedef struct {Shape shape;int radius;} Circle;```我们为每个具体类型实现相应的draw函数：```cvoid rectangle_draw() {printf("Drawing rectangle\n");}void circle_draw() {printf("Drawing circle\n");}```然后，我们为每个具体类型创建函数指针表，并将draw函数指针赋值给相应的表项：```cShape shape;shape.draw = rectangle_draw;Shape shape;shape.draw = circle_draw;```现在，我们可以通过调用shape.draw()来动态地调用相应类型的draw函数。
c++三大特征的理解
c++三大特征的理解
C++语言的三大特征是封装、继承和多态。
封装是指将数据和操作数据的方法捆绑在一起，以防止外部访
问和不合法修改，从而保证数据的安全性和一致性。
通过封装，可
以隐藏实现细节，使得对象更容易被使用，并且减少了对外部的依赖。
继承是指一个类可以派生出新的类，新的类可以继承原有类的
属性和方法，并且可以添加新的属性和方法。
继承可以提高代码的
复用性，减少重复编码，同时也能够实现多态性。
多态性是指同一个消息被不同的对象接收时，可以产生不同的
行为。
在C++中，多态性可以通过虚函数和纯虚函数来实现。
多态
性使得程序更加灵活，能够根据不同对象的类型来执行不同的操作，从而提高了代码的可扩展性和可维护性。
总的来说，封装、继承和多态是C++语言的三大特征，它们为
面向对象编程提供了强大的支持，使得程序更加模块化、灵活和易
于扩展。
c++底层实现原理
c++底层实现原理C++底层实现原理C++是一种多范式编程语言，也就是说，它可以用很多种不同的方式来实现同一个程序。
正如它的另外一个名字“多态编程语言”那样，它可以在编译时不同地表达相同的程序。
例如，C++可以以多种方式表达函数，可以使用内联函数，也可以使用汇编或者预处理宏。
因为这种多态的特性，C++在底层实现原理上也有一些特点。
1.可重用模版C++的可重用模版的实现原理是，一个模版的编译过程中，编译器会根据传给模版的参数创建对应的不同实例。
这些实例有自己的数据类型和定义，这就叫做类模版实例化。
在编译期间，编译器会根据模版的定义，在每一个模版实例的地方，产生模版实例的代码。
这也是为什么使用模版可以更加容易的实现代码重用的原因。
2.内联函数内联函数的原理是，编译器会把定义的函数在调用之前展开，这样就可以避免调用函数时产生的开销。
这样的开销可以包括压栈、函数指针寻址、返回值等。
编译器展开函数的时候，根据它们的调用参数，会执行函数体，它会把函数体的每一行复制到函数调用处，然后把函数调用替换成函数体中每一行的执行结果。
这样就可以大大提高程序的执行效率。
3.汇编汇编语言是一种机器级语言，可以直接控制CPU的功能。
汇编语言可以使用汇编代码来定义函数，也可以用汇编代码来定义寄存器的使用，包括加减法、逻辑移位等功能。
汇编语言可以让程序员更容易的掌握底层的硬件操作，以及节省程序的运行时间。
4.预处理宏预处理宏是一种可以在源程序编译之前，执行一些指令的一种宏语言。
它可以在编译时将常量、变量或表达式替换成确定的值，这样就可以有效的提高程序的执行效率。
预处理宏可以被用来实现宏定义、宏引用及复杂的宏功能。
总结C++是一种多范式编程语言，它的底层实现原理也体现一种多态，包括模版、内联函数、汇编和预处理宏等，它们都可以帮助提高程序的执行效率，提高代码重用性以及实现高效的底层硬件操作。
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C++多态的实现原理1. 用virtual关键字申明的函数叫做虚函数，虚函数肯定是类的成员函数。
2. 存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表叫做虚表。
类的对象有一个指向虚表开始的虚指针。
虚表是和类对应的，虚表指针是和对象对应的。
3. 多态性是一个接口多种实现，是面向对象的核心。
分为类的多态性和函数的多态性。
4. 多态用虚函数来实现，结合动态绑定。
5. 纯虚函数是虚函数再加上= 0。
6. 抽象类是指包括至少一个纯虚函数的类。
纯虚函数：virtual void breathe() = 0；即抽象类！必须在子类实现这个函数!即先有名称，没内容，在派生类实现内容!我们先看一个例子：[cpp] view plaincopy1. #include <iostream>2.3. using namespace std;4.5. class animal6. {7. public:8. void sleep()9. {10. cout<<"animal sleep"<<endl;11. }12. void breathe()13. {14. cout<<"animal breathe"<<endl;15. }16. };17. class fish:public animal18. {19. public:20. void breathe()21. {22. cout<<"fish bubble"<<endl;23. }24. };25. void main()26. {27. fish fh;28. animal *pAn=&fh; // 隐式类型转换29. pAn->breathe();30. }注意，在例1-1的程序中没有定义虚函数。
考虑一下例1-1的程序执行的结果是什么？答案是输出：animal breathe我们在main()函数中首先定义了一个fish类的对象fh，接着定义了一个指向animal 类的指针变量pAn，将fh的地址赋给了指针变量pAn，然后利用该变量调用pAn->breathe()。
许多学员往往将这种情况和C++的多态性搞混淆，认为fh实际上是fish类的对象，应该是调用fish类的breathe()，输出“fish bubble”，然后结果却不是这样。
下面我们从两个方面来讲述原因。
1、编译的角度C++编译器在编译的时候，要确定每个对象调用的函数（要求此函数是非虚函数）的地址，这称为早期绑定（early binding），当我们将fish类的对象fh的地址赋给pAn时，C++编译器进行了类型转换，此时C++编译器认为变量pAn保存的就是animal对象的地址。
当在main()函数中执行pAn->breathe()时，调用的当然就是animal对象的breathe函数。
2、内存模型的角度我们给出了fish对象内存模型，如下图所示：我们构造fish类的对象时，首先要调用animal类的构造函数去构造animal类的对象，然后才调用fish类的构造函数完成自身部分的构造，从而拼接出一个完整的fish对象。
当我们将fish类的对象转换为animal类型时，该对象就被认为是原对象整个内存模型的上半部分，也就是图1-1中的“anima l的对象所占内存”。
那么当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，当然也就是调用它所在的内存中的方法。
因此，输出animal breathe，也就顺理成章了。
正如很多学员所想，在例1-1的程序中，我们知道pAn实际指向的是fish类的对象，我们希望输出的结果是鱼的呼吸方法，即调用fish类的breathe方法。
这个时候，就该轮到虚函数登场了。
前面输出的结果是因为编译器在编译的时候，就已经确定了对象调用的函数的地址，要解决这个问题就要使用迟绑定（late binding）技术。
当编译器使用迟绑定时，就会在运行时再去确定对象的类型以及正确的调用函数。
而要让编译器采用迟绑定，就要在基类中声明函数时使用virtual关键字（注意，这是必须的，很多学员就是因为没有使用虚函数而写出很多错误的例子），这样的函数我们称为虚函数。
一旦某个函数在基类中声明为virtual，那么在所有的派生类中该函数都是virtual，而不需要再显式地声明为virtual。
下面修改例1-1的代码，将animal类中的breathe()函数声明为virtual，如下：[cpp] view plaincopy1. #include <iostream>2.3. using namespace std;4.5. class animal6. {7. public:8. void sleep()9. {10. cout<<"animal sleep"<<endl;11. }12. virtual void breathe()13. {14. cout<<"animal breathe"<<endl;15. }16. };17.18. class fish:public animal19. {20. public:21. void breathe()22. {23. cout<<"fish bubble"<<endl;24. }25. };26.27. void main()28. {29. fish fh;30. animal *pAn=&fh; // 隐式类型转换31. pAn->breathe();32. }大家可以再次运行这个程序，你会发现结果是“fish bubble”，也就是根据对象的类型调用了正确的函数。
那么当我们将breathe()声明为virtual时，在背后发生了什么呢？编译器在编译的时候，发现animal类中有虚函数，此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表（即vtable），该表是一个一维数组，在这个数组中存放每个虚函数的地址。
对于例1-2的程序，animal和fish类都包含了一个虚函数breathe()，因此编译器会为这两个类都建立一个虚表，（即使子类里面没有virtual函数，但是其父类里面有，所以子类中也有了）如下图所示:那么如何定位虚表呢？编译器另外还为每个类的对象提供了一个虚表指针（即vptr），这个指针指向了对象所属类的虚表。
在程序运行时，根据对象的类型去初始化vptr，从而让vptr正确的指向所属类的虚表，从而在调用虚函数时，就能够找到正确的函数。
对于例1-2的程序，由于pAn实际指向的对象类型是fish，因此vptr指向的fish类的vtable，当调用pAn->breathe()时，根据虚表中的函数地址找到的就是fish类的breathe()函数。
正是由于每个对象调用的虚函数都是通过虚表指针来索引的，也就决定了虚表指针的正确初始化是非常重要的。
换句话说，在虚表指针没有正确初始化之前，我们不能够去调用虚函数。
那么虚表指针在什么时候，或者说在什么地方初始化呢？答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化。
还记得构造函数的调用顺序吗，在构造子类对象时，要先调用父类的构造函数，此时编译器只“看到了”父类，并不知道后面是否后还有继承者，它初始化父类对象的虚表指针，该虚表指针指向父类的虚表。
当执行子类的构造函数时，子类对象的虚表指针被初始化，指向自身的虚表。
对于例2-2的程序来说，当fish类的fh对象构造完毕后，其内部的虚表指针也就被初始化为指向fish 类的虚表。
在类型转换后，调用pAn->breathe()，由于pAn实际指向的是fish类的对象，该对象内部的虚表指针指向的是fish类的虚表，因此最终调用的是fish类的breathe()函数。
要注意：对于虚函数调用来说，每一个对象内部都有一个虚表指针，该虚表指针被初始化为本类的虚表。
所以在程序中，不管你的对象类型如何转换，但该对象内部的虚表指针是固定的，所以呢，才能实现动态的对象函数调用，这就是C++多态性实现的原理。
总结（基类有虚函数）：1. 每一个类都有虚表。
2. 虚表可以继承，如果子类没有重写虚函数，那么子类虚表中仍然会有该函数的地址，只不过这个地址指向的是基类的虚函数实现。
如果基类有3个虚函数，那么基类的虚表中就有三项（虚函数地址），派生类也会有虚表，至少有三项，如果重写了相应的虚函数，那么虚表中的地址就会改变，指向自身的虚函数实现。
如果派生类有自己的虚函数，那么虚表中就会添加该项。
3. 派生类的虚表中虚函数地址的排列顺序和基类的虚表中虚函数地址排列顺序相同。
这就是C++中的多态性。
当C++编译器在编译的时候，发现animal类的breathe()函数是虚函数，这个时候C++就会采用迟绑定（late binding）技术。
也就是编译时并不确定具体调用的函数，而是在运行时，依据对象的类型（在程序中，我们传递的fish类对象的地址）来确认调用的是哪一个函数，这种能力就叫做C++的多态性。
我们没有在breathe()函数前加virtual关键字时，C++编译器在编译时就确定了哪个函数被调用，这叫做早期绑定（early binding）。
C++的多态性是通过迟绑定技术来实现的。
C++的多态性用一句话概括就是：在基类的函数前加上virtual关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。
如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数；如果对象类型是基类，就调用基类的函数。
虚函数是在基类中定义的，目的是不确定它的派生类的具体行为。
例：定义一个基类：class Animal//动物。
它的函数为breathe()//呼吸。
再定义一个类class Fish//鱼。
它的函数也为breathe()再定义一个类class Sheep //羊。
它的函数也为breathe()为了简化代码，将Fish,Sheep定义成基类Animal的派生类。
然而Fish与Sheep的breathe不一样，一个是在水中通过水来呼吸，一个是直接呼吸空气。
所以基类不能确定该如何定义breathe，所以在基类中只定义了一个virtual breathe,它是一个空的虚函数。
具本的函数在子类中分别定义。
程序一般运行时，找到类，如果它有基类，再找它的基类，最后运行的是基类中的函数，这时，它在基类中找到的是virtual标识的函数，它就会再回到子类中找同名函数。