多态(C++)(3)

带虚函数的虚拟继承

(1)概念:

在基类中存在虚函数,同时,派生类采用虚拟共有继承的方式,这种方式成为带虚函数共有继承。

(2)内存:

带虚函数的虚拟继承,在内存中增加4+4个字节的内存空间。其中4个字节用来存放指向虚函数表的地址,另外4个字节用来存放指向偏移量表格的地址。

(1)猜想单继承对象模型:

这里写图片描述

(1)程序实现:
#include <iostream>
using namespace std;
class B
{
public:
    virtual void FunTest1()
    {
        cout<<"B::FunTest1()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest2()
    {
        cout<<"B::FunTest2()"<<endl;
    }
    int _b;
};
class D:virtual public B
{
public:
    virtual void FunTest1()
    {
        cout<<"D::FunTest1()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest2()
    {
        cout<<"D::FunTest2()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest3()
    {
        cout<<"D::FunTest3()"<<endl;
    }

    int _d;
};

typedef void (*PVTF)();//类型声明

void PrintVTF(B& b, char* str)//打印虚函数表
{
    PVTF* pFun = (PVTF*)*(int*)&b;
    while(*pFun)
    {
        (*pFun)();
        pFun++;
    }
    cout<<endl;
}

int main()
{
    cout<<sizeof(D)<<endl;
    D d;
    PrintVTF(d, "");

    B* pb = &d;
    pb = (B*)((int*)pb - 3);
    PrintVTF(*pb, "");
    return 0;
}
(2)、分析与总结:

在该基类B中,有自身的虚函数FunTest1()和FunTest2()以及基类成员变量_b,D虚拟共有继承B,在派生类D中,对基类的虚函数FunTest1()和FunTest2()进行重写,同时创建自身的虚函数FunTest3()和自身成员变量_d;
于是大胆猜想,派生类D的大小为基类大小+派生类自身成员变量大小+ 指向虚函数表的4个字节+ 指向偏移量列表的4个字节,故而该类中所占内存空间大小为(8+4+4+4)=20个字节,程序运行结果如下:
图二
由程序运行结果可知,我们的猜想模型正确,相对于普通的公有继承,在含有虚函数的虚拟共有继承中,内存会增加8个字节,前4个用来存放指向虚函数表的地址,后4个用来存放指向偏移量表格的地址。

(2)猜想菱形继承对象模型:

图三

(1)程序实现:
// 8
class B
{
public:
    virtual void FunTest1()
    {
        cout<<"B::FunTest1()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest2()
    {
        cout<<"B::FunTest2()"<<endl;
    }

    int _b;
};

// 16
class C1:virtual public B
{
public:
    virtual void FunTest1()
    {
        cout<<"C1::FunTest1()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest3()
    {
        cout<<"C1::FunTest3()"<<endl;
    }

    int _c1;
};

// 16
class C2:virtual public B
{
public:
    virtual void FunTest2()
    {
        cout<<"C2::FunTest2()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest4()
    {
        cout<<"C2::FunTest4()"<<endl;
    }

    int _c2;
};

class D:public C1, public C2
{
public:
    virtual void FunTest1()
    {
        cout<<"D::FunTest1()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest3()
    {
        cout<<"D::FunTest3()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest4()
    {
        cout<<"D::FunTest4()"<<endl;
    }

    virtual void FunTest5()
    {
        cout<<"D::FunTest5()"<<endl;
    }

    int _d;
};

// 函数指针变量---函数指针类型
typedef void (*PVTF)();
void PrintVFT(B& b, char* str)
{
    cout<<str<<":"<<endl;
    PVTF* pFun = (PVTF*)*(int*)&b;
    while(*pFun)
    {
        (*pFun)();
        pFun++;
    }
    cout<<endl;
}

// 基类--->派生类
void PrintVFT(C1& b, char* str)
{
    cout<<str<<":"<<endl;
    PVTF* pFun = (PVTF*)*(int*)&b;
    while(*pFun)
    {
        (*pFun)();
        pFun++;
    }
    cout<<endl;
}

// 基类--->派生类
void PrintVFT(C2& b, char* str)
{
    cout<<str<<":"<<endl;
    PVTF* pFun = (PVTF*)*(int*)&b;
    while(*pFun)
    {
        (*pFun)();
        pFun++;
    }
    cout<<endl;
}

int main()
{
    cout<<sizeof(D)<<endl;
    D d;
    d._b = 0;
    d._c1 = 1;
    d._c2 = 2;
    d._d = 3;

    C1& c1 = d;
    PrintVFT(c1, "C1 VFT");

    C2& c2 = d;
    PrintVFT(c2, "C2 VFT");

    B& b = d;

    PrintVFT(b, "C1 VFT");

    return 0;
}
(2)分析与总结:

在该基类中有FunTest1()和FunTest2()两个虚拟函数,以及自身成员变量_b;C1共有虚拟继承B,同时,对其FunTest1()进行重写,并创建自身虚函数FunTest3()及成员变量c1;同理,C2共有虚拟继承B,同时,对其FunTest2()进行重写,并创建自身虚函数FunTest4()及成员变量c2;派生类D共有继承c1和c2,对FunTest1()、FunTest3()、FunTest4()进行重写,同时添加自身虚函数FunTest5()和自身成员变量_d;理论上:D的大小应该为C1所占内存空间的大小+C2所占内存空间的大小+自身成员变量的大小=16+16+4=36;下面我们来看程序运行结果:
图四
未完待续

<think>好的,用户想了解C++中多态的概念和用法,以及示例代码。我需要先回顾多态的基本概念,然后结合用户提供的引用内容来组织回答。 首先,多态在C++中主要通过虚函数实现,分为编译时多态(如函数重载)和运行时多态虚函数)。用户提供的示例中有虚函数的使用,比如引用[1]中的`virtual void Func1()`,引用[3]中的虚析构函数,以及引用[4]中的月薪计算示例。需要重点解释运行时多态,因为这是C++中多态的核心部分。 接下来,用户的问题需要使用方法说明和示例代码。根据引用[2],当不使用虚函数时,派生类的函数不会覆盖基类,导致静态绑定,结果总是调用基类方法。而使用虚函数后,如引用[3]的析构函数,能正确调用派生类的析构函数,避免内存泄漏。引用[4]的示例展示了多态在实际中的应用,不同职位员工计算月薪的方式不同,通过基类指针调用虚函数实现动态绑定。 我需要分步骤解释多态的使用方法:定义虚函数、通过基类指针或引用调用、确保正确析构。然后提供示例代码,比如引用[4]的月薪计算,并可能补充一个更基础的例子。同时要注意用户提供的代码中的问题,如引用[2]未使用虚函数导致的问题,引用[3]虚析构函数的重要性。 还要确保回答中引用正确的文献,如引用[2]说明未使用虚函数的结果,引用[3]说明虚析构的必要性,引用[4]展示多态应用。此外,用户可能对虚函数表、内存布局感兴趣,如引用[1]中类的大小涉及虚函数表指针,但用户可能不需要深入这部分,除非问题涉及。 最后,生成的相关问题需要与多态相关,如多态的实现原理、虚函数表、虚析构函数的作用、动态绑定的应用场景等,参考用户提供的引用内容中的例子来设计问题。</think>### C++多态概念与使用方法 #### 一、多态的定义与分类 多态是面向对象编程三大特性之一,分为两种形式: 1. **编译时多态**:通过函数重载/运算符重载实现,例如$f(int)$和$f(double)$ 2. **运行时多态**:通过虚函数机制实现,例如基类指针调用不同派生类的方法[^2][^4] #### 二、虚函数使用方法 1. **定义虚函数**:在基类中使用`virtual`关键字 ```cpp class Employee { public: virtual double calculateSalary() = 0; // 纯虚函数 }; ``` 2. **派生类重写**:override关键字(C++11起) ```cpp class Manager : public Employee { public: double calculateSalary() override { return 8000; // 经理固定月薪 } }; ``` 3. **通过基类指针/引用调用** ```cpp Employee* emp = new Technician(); cout << emp->calculateSalary(); // 动态绑定到Technician的方法 ``` #### 三、完整示例代码(基于引用[4]) ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Employee { public: virtual double calculateSalary() = 0; virtual ~Employee() {} // 虚析构函数[^3] }; class Manager : public Employee { public: double calculateSalary() override { return 8000; } }; class Technician : public Employee { int hours; public: Technician(int h) : hours(h) {} double calculateSalary() override { return hours * 100; } }; int main() { Employee* emp1 = new Manager(); Employee* emp2 = new Technician(160); cout << "Manager salary: " << emp1->calculateSalary() << endl; // 输出8000 cout << "Technician salary: " << emp2->calculateSalary() << endl; // 输出16000 delete emp1; delete emp2; } ``` #### 四、关键注意事项 1. **虚析构函数必要性**:当存在继承关系时,基类必须声明虚析构函数,否则可能造成派生类资源泄漏[^3] 2. **override关键字**:C++11引入,明确表示重写虚函数,避免函数签名错误 3. **内存布局**:包含虚函数的类会自动生成虚函数表指针(vptr),如引用[1]中的类B会增加指针大小
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