Polymorphie

Polymorphie oder Polymorphismus (griechisch, „Vielgestaltigkeit“) ist ein Konzept in Programmiersprachen, das die Fähigkeit eines Bezeichners beschreibt, abhängig von seiner Verwendung unterschiedliche Datentypen anzunehmen.

Um das Konzept der Polymorphie zu verstehen, ist ein grundlegendes Verständnis von Programmierung und Datentypen notwendig. In dieser Einführung wird die Motivation dahinter verdeutlicht und die verschiedenen Arten der Polymorphie vorweggenommen. Sie werden in den entsprechenden Abschnitten genauer erklärt.

In älteren typisierten Programmiersprachen wird jedem Namen und jedem Wert im Quelltext eines Programms höchstens ein Typ zugeordnet. Die folgenden Beispiele stammen aus keiner konkreten Sprache, sind aber denkbar:

- Einer Variablen wird bei der Deklaration der Typ "Gleitkommazahl" zugewiesen. Sie behält diesen Typ während der gesamten Laufzeit des Programms.
- Der Wert einer Zeichenkette ist von einem Typ, der üblicherweise mit "String" bezeichnet wird.
- Das Literal 42 (oder der Wert, den es bezeichnet) hat einen Ganzzahltyp, oft mit "Integer" oder einer Kurzform davon bezeichnet.
- Der Operator + hat den Typ {scriptstyle Integer imes Integer ightarrow Integer}, akzeptiert also genau zwei Argumente vom Typ Integer und liefert genau einen Wert vom Typ Integer.
- Die Funktion second, die zwei Strings akzeptiert und immer den zweiten zurückliefert ist vom Typ {scriptstyle String imes String ightarrow String}

Bei diesen Beispielen fallen ein paar interessante Dinge ins Auge. Typischerweise kann der Operator + nicht nur dazu verwendet werden, ganze Zahlen zu addieren, sondern auch reelle oder auch eine ganze Zahl mit einer reellen. In manchen Sprachen wird er auch zur Verknüpfung von Strings verwendet: Man kann den Operator + "überladen", d. h. für verschiedene Parametertypen definieren oder ganze Zahlen implizit, also versteckt in reelle umwandeln (Coercion). Der Operator + besitzt also (vielleicht implizit) verschiedene Typen. Bemerkung: der Typ eines Operators oder einer Funktion besteht aus den Typen der Parameter, deren Reihenfolge und dem Rückgabetyp.

Die Funktion second könnte auch für andere Parametertypen geschrieben werden. Es spielt keine Rolle, von welchem Typ die Parameter sind (Achtung: der Rückgabetyp muss immer genau der des zweiten Parameters sein). Dazu werden die Parametertypen variabel gelassen, genauso wie die Argumente durch die Parameter variabel gelassen werden (parametrische Polymorphie).

Viele arithmetische Operatoren sind auf Ganzzahlen, reellen oder auch komplexen Zahlen definiert. Den verschiedenen Zahlenarten ist also etwas gemeinsam, nämlich, dass man mit ihnen multiplizieren, addieren usw. kann. Einigen wohnt auch eine Ordnung inne, d. h. man kann bestimmen, welche von zwei Zahlen größer oder kleiner als die andere ist. Dabei variieren die Implementierungen der Operationen oft. Dazu führt man einen Typ mit dem Namen Number ein und sagt, dass alle Zahltypen nicht nur von ihrem speziellen Typ (z. B. Integer), sondern gleichzeitig auch vom Typ Number sein können (Inklusionspolymorphie).