后入为主----虚函数

后入为主

                    ----虚函数

作者：HolyFire

说一个人后入为主，通常是说耳根子软，人家说什么就把原先的忘掉了，别人说向东走，他就向东走，一会儿有人说向西了，他立马赶回来。不过好处显而易见，这个人特别听话，如果你有时候不知道自己要干什么，或者不确定一会儿要干什么，那么就叫他在旁边等着，到你拿定主意的时候，再告诉他你的要求，让他照办。现实中这样的事情并不少见，秘书需要作记录，写报告，安排行程，联络客户等等，而这些工作都是在你的指示下去做的。如果编程的时候也有这么听话的代码就好了，当然这不是做梦，这完全可以实现。

我们小学的时候就学过求解方程，里面提到的概念有一个未知数，他用一个可以为任意数的符号代表一个暂时不知道值的数，然后通过运算规则得到符合要求的值，用编程的角度来看，他加上了一个间接层，我们暂时不处理数值，而是处理一个与数值有关的符号，如果变化的是数值也就是对应的属性，我们可以用成员变量来处理，如果变化的是运算规则呢。记得作微积分吗，y=f（x）。这个f(x)是可变的，要让我们的解决方案通用于各种可能的f(x)，那就要提供一个间接层来连接不同的函数，在C++中这太简单了，用函数指针就可以办到。

指针的作用就是可以保存某种类型的对象在内存中的位置，改变指针的值就可以让他指向不同对象。（形象的说法，可以让我们更容易理解指针的意图，指针本身也是一个类型）

在C++中实现虚函数就是用函数指针的，编译器在类中隐藏了一个函数指针数组（因为成员函数可能有很多）叫做虚函数表。

class A{

//...data members

public:

virtual func1();

virtual func2();

virtual func3();

//...func members

};

这个类里有三个虚函数

他们在内存里的某处

address1  [A::func1]  

address2  [A::func2]  

address3  [A::func3]  

实例化一个A类的对象a

A a;

得到a的结构是这样的

[

虚函数表

[func pointer1]  address1

[func pointer2]  address2

[func pointer3]  address3

]

[

data members

…

]

使用a的成员函数func1的时候，事实上由在[func pointer1]的值address1得到[A::func1]的位置，然后再调用它，显然这里多了一个寻找函数位置的步骤，所以，使用虚函数将降低执行效率，在效率和灵活性之间的取舍，就看你自己的要求了。

进一步，当从A继承一个类B的时候，情况有是怎么样的呢

class B : public A{

//...data members

public:

virtual func1();

virtual func2();

virtual func3();

//...func members

};

这个类里有三个虚函数

他们在内存里的某处

address4  [B::func1]  

address5  [B::func2]  

address6  [B::func3]  

实例化B类的一个对象

B b;

得到b的结构是这样的

[

A的虚函数表

[func pointer1]  address1

[func pointer2]  address2

[func pointer3]  address3

]

[

A的data members

…

]

[

B的虚函数表

[func pointer1]  address4

[func pointer2]  address5

[func pointer3]  address6

]

[

B的data members

…

]

为了正确执行b->func1对应的是address4处的[B::func1]，必须能知道要去B的虚函数表查找，呵呵，好的方法不应该只用一次，聪明的读者一看就知道，再加入一个指针就能操作不同的虚函数表，对了，这里C++隐藏了一个虚函数表指针来访问不同的虚函数表，在class B被创建的时候，这个指针指向B的虚函数表。

举一反三，如果从B类再继承类C，只要将虚函数表指针指向C的虚函数表即可。

到这里，虚函数的把戏都给大家拆穿了，C++中指针是个好东西，如果善加利用，则能功办事倍。

我们用C++来看一下虚函数的效果

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

using namespace std;

class NormalA{

public:

       void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalA." << endl; }

};

class NormalB : public NormalA{

public:

       void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalB." << endl; }

};

class NormalC : public NormalB{

public:

       void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalC." << endl; }

};

class VirtualA{

public:

       virtual void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualA." << endl; }

};

class VirtualB : public VirtualA{

public:

       void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualB." << endl; }

};

class VirtualC : public VirtualB{

public:

       void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualC." << endl; }

};

int main()

{

      NormalA na;

      NormalB nb;

      NormalC nc;

      VirtualA va;

      VirtualB vb;

      VirtualC vc;

      NormalA * pna;

      VirtualA * pva;  

      na.DoSomething();

      nb.DoSomething();

      nc.DoSomething();

      va.DoSomething();

      vb.DoSomething();

      vc.DoSomething();

      pna = &na;

      pna->DoSomething();

      pna = &nb;

      pna->DoSomething();

      pna = &nc;

      pna->DoSomething();

      pva = &va;

      pva->DoSomething();

      pva = &vb;

      pva->DoSomething();

      pva = &vc;

      pva->DoSomething();

      cin.get();

      return 0;

}

结果是

This is class NormalA.   //调用的是NormalA：：DoSomething();

This is class NormalB.   //调用的是NormalB：：DoSomething();

This is class NormalC.   //调用的是NormalC：：DoSomething();

This is class VirtualA.   //调用的是VirtualA：：DoSomething();

This is class VirtualB.   //调用的是VirtualB：：DoSomething();

This is class VirtualC.   //调用的是VirtualC：：DoSomething();

This is class NormalA.   //调用的是NormalA：：DoSomething(); 没有虚函数表，NormalA *指定了类型

This is class NormalA.   //调用的是NormalA：：DoSomething(); 没有虚函数表，NormalA *指定了类型

This is class NormalA.   //调用的是NormalA：：DoSomething(); 没有虚函数表，NormalA *指定了类型

This is class VirtualA.   //调用的是VirtualA：：DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualA

This is class VirtualB.   //调用的是VirtualB：：DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualB

This is class VirtualC.   //调用的是VirtualC：：DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualC

虚函数看来于函数重载有些共通之处，但是函数重载在编译期间就可以确定下来我们要使用的函数，是可预测的；而虚函数在运行时刻才能确定到具体的函数，是不可预测的，对于虚函数这一特性有一个专用术语----晚绑定，运用虚函数这种方法叫做函数覆盖。

2001/8/20 

丁宁