对于C++虚函数，我的理解

我们都知道代码运行时各个系统会为各种对象分配内存，每个具体的函数其实就是一个具体的对象，那么系统在程序运行时也会为每个方法分配对应的内存。而且之前有讲过，为了避免内存的浪费，所有同类的对象是共享同一函数内存的。但是当有继承发生时，函数调用方式是怎么样的呢？

本篇内容就让我们一起来看一下：

 

普通函数的调用方式：

假设这里有一个很简单的类Base
 

我们实例化出来一个类（Base b）然后在vs里用调试模式看一下变量b里面的内容：

可以看到，对象b中只有成员a并没有函数。用sizeof（b）看一下对象大小为4，只有一个整型变量的内存 。

我们可以再实例化几个对象看看，结果还是一样的。这是什么原因呢？假设如果类成员方法也如同属性一样计算在实例大小中的话，那么我们每实例化一个对象时，系统都需要分配更大的内存给每个对象。而函数调用与属性不同，属性每个对象的自有属性值不同，需要做区分，但是函数是公用的，不同的知识函数参数和函数体内部类对象的值，这些都是可以通过调用对象的属性找到的，所以就没必要给每个对象分配函数内存。而是采用下图所示的调用方式：
 

画起来感觉像神经网络，哈哈！其实很简单，就是函数存在代码区，每个对象要调用的时候直接去对应地址调用就可以了。

好，接下来问题来了，那么碰到继承怎么处理呢？

 

虚函数的作用

虚函数到底有什么用呢？这边有两个类Base和Child，其中Child继承自Base。

 

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class Base {public:int a ;virtual void aFunc() { cout << "Base::aFunc" << endl; }virtual void bFunc() { cout << "Base::bFunc" << endl; }void cFunc() { cout << "Base::cFunc" << endl; }};class Child:public Base{public:int n ;void aFunc() { cout << "Child::aFunc" << endl; }void bFunc() { cout << "Child::bFunc" << endl; }void cFunc() { cout << "Child::cFunc" << endl; }};

 

这里，我们先只看两个类中的cFunc（）函数，各自实例化Base b ；和Child c ；

分别调用cFunc（）函数。
 

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Base b;Child c ;b.cFunc();c.cFunc();c.Base::cFunc();运行结果：Base::cFuncChild::cFuncBase::cFunc

 

好像并没有什么问题，Child类中会覆盖父类Base 中的cFunc（）函数，然后通过::域限定符由可以调用父类cFunc（）函数。

但是，当我们想用父类对象调用子类函数时，这样的写法又不行：
 

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Base* b_p = new Child;b_p->cFunc();

 

结果还是：Base::cFunc

但是如果将Base类中cFunc改为虚函数virtual cFunc后再调用，结果就变成

Child::cFunc，说明父类调用子类方法成功；

这就是虚函数的作用，实现多态；

 

虚函数和虚函数表

C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。所谓泛型技术，说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如：模板技术，RTTI技术，虚函数技术，要么是试图做到在编译时决议，要么试图做到运行时决议。

概念讲完，我们来看一下实例，将上述的Base类中的三个函数中间其中两个函数改成虚函数，具体怎么实现呢？这就需要用到C++的关键virtual。
 

接下来实例化一个对象b，我们调试并在变量表中查看变量b，看看会发生什么？

我们除了看到有成员a之外还有一个叫_vfptr的成员，此时sizeof(b)的结果已经变成了8。_vfptr的类型为void**类型并且它好像数组一样还有还可以用下标访问，说明他是一个集合。那么它代表什么意思呢？这其实就是一个虚函数表，这个虚函数表存什么呢？对，存地址嘛，地址可以直接找到对应函数，而且地址本身所占空间很小，这样就不浪费空间了。

虚函数表，如此看来就是一个存储着类成员函数的地址的一个数组。如此，我们看继承的时候系统是怎么处理的。

 

继承

首先创建一个类Child继承于Base，完全不去覆盖父类的虚函数，如图：
 

我们实例化一个Child对象，Child c；并且sizeof（c）查看其大小。调试查看变量：

可以看到c中也有一个虚函数表，并且地址与父类的地址不同，说明这是两个内存，但是我们看到虚函数表中的成员均与父类虚函数表中一致，这说明，c中的虚函数都是指向父类中的虚函数的。

重写父类函数

 

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class Base {public:int a ;virtual void aFunc() { cout << "Base::aFunc" << endl; }virtual void bFunc() { cout << "Base::bFunc" << endl; }void cFunc() { cout << "Base::cFunc" << endl; }};class Child:public Base{public:int n ;void aFunc() { cout << "Child::aFunc" << endl; }void bFunc() { cout << "Child::bFunc" << endl; }void cFunc() { cout << "Child::cFunc" << endl; }};

 

我们看下各自虚函数表：
 

两个虚函数表中的内容已经完全不一样了，这说明在子类中重写了父类的方法，运行时间系统重新分配了内存，如图所示：
 

 

父调子

在main函数中添加代码：

 

Base* b_p = new Child;b_p->aFunc();

 

调试查看各变量内容
 

我们注意看对象b_p中的虚函数表第0项，也就是aFunc() 的地址跟c中虚函数表第0项，也就是aFunc()一样，而不是与b一样，这就说明父类虚函数表中的某个函数指针指向了子类的函数。

好了，今天就分享到这里啦