C++中的虚函数及其实现方式

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本文通过两个示例对比展示了C++中虚函数的作用及其实现机制。在没有使用虚函数的情况下，父类指针调用子类对象的行为如同直接操作父类；而在使用虚函数后，父类指针能正确调用子类覆盖的方法，体现了多态性。文章还解释了虚函数表(vtbl)的概念及其工作原理。

首先看代码，不采用虚函数的情况

// ConsoleApplication1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;


class A {
private:
	int m_kk;
public:
	A() {
		m_kk = 100;
	}
	void print() {
		cout << "this is A" << endl;
		cout << m_kk << endl;
	}	
};
class B :public A {
public:
	void print(){
		cout << "this is B" << endl;
	}
};
int main()
{
	A a;
	B b;
	A* pa = &a;
	A* pb = &b;
	pa->print();
	pb->print();
	system("pause");
	return 0;

}

上述的两次输出均为“this is A 100”。证明在不采用虚函数的基础上，用父类的指针指向子类，是指向子类中父类的一部分。其行为和父类相同。

下面是采用虚函数的情况

// ConsoleApplication1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;


class A {
private:
	int m_kk;
public:
	A() {
		m_kk = 100;
	}
	virtual void print() {
		cout << "this is A" << endl;
		cout << m_kk << endl;
	}	
};
class B :public A {
public:
	virtual void print(){
		cout << "this is B" << endl;
	}
};
int main()
{
	A a;
	B b;
	A* pa = &a;
	A* pb = &b;
	pa->print();
	pb->print();
	system("pause");
	return 0;

}

输出为this is A 100 this is B.证明父类指针指向子类对象时，调用虚函数是调用子类中的实现。下面对虚函数的实现机理做阐释：

如果一个类中存在虚函数，编译器会为该类创建一个虚函数地址表（vtbl），保存自己类中虚函数的地址。并为改建创建一个指针（vptr），指向这个表。每个类的对象都会有一个vptr，该类的所有对象公用一个vtbl。

当执行上面的pb->print()时，系统会先获取pb的vtbr，得到vtbl后进行分析后得出结果。