Virtual Member Functions(虚拟成员函数)

本文深入探讨了C++中虚函数与虚表的工作机制,包括单一继承与多继承下虚函数的实现方式,以及虚继承对虚函数的影响。通过具体实例解释了虚函数表的构造、虚函数的覆盖与调用过程。

实现模型:每一个class 只会有一个virtual table,内含该class之中有作用的virtual function的地址,每一个object有一个vptr(多继承可能有多个),指向virtual table的所在。
虚函数的地址以及存放虚函数地址的虚表在编译时期就确定下来了,不需要执行期的介入。执行期要做的是,激活虚函数

1.单一继承

在这里插入图片描述

单一继承的原理:

继承基类的虚函数实体:基类所有虚函数实体的地址会被拷贝到derived class的virtual table相对应的slot之中。
重写基类的虚函数实体:将自己的函数实体地址放到虚表对应的slot中。
新加入的virtual function:virtual table的尺寸增大一个slot,新的函数实体地址放进该slot之中。·

2.多继承下的virtual Functions

有多少个基类,派生类就会有多少个虚表以及指向虚表的虚指针

class Base1
{
public:
     Base1();
     virtual ~Base1();
     virtual void speakClear();
     virtual Base1* clone()const;

protected:
     int Data1;
};


class Base2
{
public:
     Base2();
     virtual ~Base2();
     virtual void Mumble();
     virtual Base2* clone()const;

protected:
     int Data2;
};

class Derived : public Base1, public Base2
{
public:
     Derived();
     virtual ~Derived();
     virtual Derived* clone()const;

protected:
     int Data3;
};

我们来看一下Derived对象模型
在这里插入图片描述
我们来看一下
clone这个在虚函数在派生类中被重写了,但是这个函数只会覆盖第一个继承的基类,在覆盖第二个基类的时候报错了,无法进行转换
error C2440: “return”: 无法从“Derived *”转换为“Base2 *”。
派生类的析构函数覆盖了其基类的析构函数
哪怕我们在派生类中添加新的虚函数,也只会出现在第一个虚函数指针指向的那个虚函数表中
还需注意的一点 第二个派生类的this &thunk: this-=8; goto Derived::{dtor}
当我们用一个Base2的指针去指向一个派生类,然后去delete它,this指针就需要做这个调整
②书中的图片和VS中略有不同
在这里插入图片描述
以下三种情况需要调整指针:

派生类指针指向派生类对象,使用虚表1,访问虚表2的函数时。
base2基类的指针指向派生类对象,调用析构函数。
派生类对象虚函数执行的返回值是派生类指针,赋给base2基类指针

3.虚拟继承下的virtual Functions

class Point2d
{
public:
     Point2d(int x = 10, int y = 20) : _x(x), _y(y) {}

     virtual ~Point2d();
     virtual void Mumble();
     virtual int Z();

protected:
     int _x, _y;
};

class Point3d : public virtual Point2d
{
public:
     Point3d(int x = 10, int y = 20, int z = 30) :Point2d(x, y), _z(z) {}
     
     ~Point3d();
     int Z();

protected:
     int _z;
};

对象模型
在这里插入图片描述
我们可以看到虚基类指针和成员变量Z放在对象模型的开头,他们两个是不变的部分,然后是4个字节的vtordisp我前面写过,下来是虚继承的部分

### 三级标题:C++ 中 `only virtual member functions can be marked 'override'` 错误的修复方法 在 C++11 及更高版本中,`override` 关键字用于显式声明某个成员函数是对基虚函数的覆盖。该关键字只能用于**虚函数**的重写,若将其用于非虚函数或拼写错误的函数,则编译器会报错:`only virtual member functions can be marked 'override'` [^1]。 #### 函数名称拼写错误导致的 `override` 错误 如果派生中的函数名与基不一致,即使使用了 `override`,也不会被视为合法的重写。例如: ```cpp class A { public: virtual void add(); // 虚函数 }; class B : public A { public: void abb() override; // 拼写错误,无法匹配基虚函数 }; ``` 此时编译器将提示 `abb` 不是任何虚函数的重写,因此不能使用 `override` [^1]。解决方法是确保函数名、参数列表和常量性完全一致。 #### 非虚函数上使用 `override` 引发的错误 `override` 只能应用于虚函数的重写。若某个函数在基中不是虚函数,则派生中不能使用 `override` 来修饰它。例如: ```cpp class A { public: void print(); // 非虚函数 }; class B : public A { public: void print() override; // 错误:print 不是虚函数 }; ``` 此例中,由于 `print()` 在基中不是虚函数,因此不能在派生中标记为 `override` [^1]。 #### 常量性不一致导致的 `override` 错误 虚函数的常量性(是否为 `const`)也是函数签名的一部分。若基函数为 `const` 成员函数,而派生未保持一致性,则无法正确重写并使用 `override`: ```cpp class A { public: virtual void sub() const; }; class B : public A { public: void sub() override; // 错误:缺少 const }; ``` 应修改为: ```cpp void sub() const override; // 正确:保持常量性一致 ``` #### 使用 `override` 提升代码可维护性 合理使用 `override` 可以提升代码可读性和安全性。它明确表明该函数意图覆盖基虚函数,并在签名不匹配时触发编译错误,从而避免意外隐藏虚函数的行为 [^1]。 ---
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