C++对象模型---多态性的支持(单一继承下的多态)

本文通过一个简单的C++继承示例介绍了多态性的实现原理。重点解释了虚函数表(vtable)和虚指针(vptr)的作用,以及它们如何支持在运行时选择正确的方法。

   由于工作和学习的需要,最近自己端起了C++对象模型的书籍进行学习。特地写下一些自己对于多态性的理解,帮助自己学习和理解C++中的多态是怎么进行的。同时分享自己的学习成果。由于本人才疏学浅,如果在文章有错误敬请大家指正。

   首先我们先考虑一个这样的继承体系结构:

class Base
{
   virtual Base();
   virtual ~Base();
   virtual void fun();
}
class derived:public Base
{
    derived();
    ~derived();
    void fun();
}

   在上面的继承结构中,derived继承自Base类。在C++中当有如下的代码调用derived中的fun函数时:

int main()
{
   Base *p=new derived();
   p->fun();
}

   自然而然的就用到了多态性。在C++中,Base类会被编译器在编译的时候自动插入一个叫做vptr的指针。这个指针指向了函数列表(类中定义的方法)。并且在编译的时候,编译器会自动的设定好这个vptr的值。在当前的继承体系下,派生类derived也会继承这个vptr,并且设定其指向一个函数列表的地址。所以当p->fun();语句执行的时候,编译器解析了p的地址类型为Base,同时将其语句形式变成了(*p->vptr[3])(p);(一般而言 析构函数和构造函数在第一第二格,类的类型表示符在第0格。这里假设fun()函数地址在第3格)之后便可以在不用知道p具体是什么类型的情况下调用正确的fun()函数。

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