C++和java中多态机制的异同-优快云博客

======================================================
注：本文源代码点此下载
======================================================

http://7880.com/info/article-51701560.html

c++和java中多态机制的异同

以前我有个错误的观点:即使在c++和java中多态性的实现机制可能不同,但它们的表现形式应该相同,也就是说如果代码结构相同,那么执行结果也应该相同。可惜事与愿违,事情并不总是你想象中的那样子。(在看下文以前,你最好先考虑一下这个问题,你有什么看法呢?)

ok,让我们进入正题。

首先本文不讨论面向对象编程的基本概念,如封装、继承和数据抽象等,这方面的资料现在应该多如牛毛,只是稍微提一下多态性的概念。根据bjarne stoustrup的说法,多态性其实就是方法调用的机制,也就是说当在编译时无法确定一个对象的实际类型时,应当能够在运行时基于对象的实际类型来决定调用的具体方法(动态绑定)。

我们先来看一下在c++中的函数调用方式:

ø普通函数调用:具体调用哪个方法在编译时间就可以决定(通过查找编译器的符号表),同时在使用标准过程调用机制基础上增加一个表示对象身份的指针(this指针)。

ø虚函数调用:函数调用依赖于对象的实际类型,一般地说,对象的实际类型只能在运行时间才能确定。虚函数一般要有两个步骤来支持,首先每一个类产生出一堆指向虚函数的指针,放在表格中,这个表格就叫虚函数表(virtual table);然后每一个类对象(class object)会添加一个指向相关虚函数表(virtual table)的指针,通常这个指针叫做vptr。

在java中又是如何的呢?恩,区别还是满大的。在java虚拟机中,类实例的引用就是指向一个句柄(handle)的指针,而该句柄(handle)其实是一对指针:其中一个指针指向一张表,该表格包含了对象的方法列表以及一个指向类对象(表示对象类型)的指针;另一个指针指向一块内存地址,该内存是从java堆中为对象的数据而分配出来的。

唔,你要说了,好象差不多嘛,不是都要维护一张函数表吗?别急,让我们先看一下例子,这样你就能更好的理解它们之间的区别到底有多大了。

下面是c++和java的例子,不看后面的答案,你能够正确说出它们的执行结果吗?

例1:c++

class base

{

public:

base()

{

init();

}

virtual ~base() {}

public:

virtual void do_init()

{

init();

}

protected:

virtual void init()

{

cout

}

};

class derived : public base

{

public:

derived()

{

init();

}

protected:

void init()

{

cout

}

};

int main(int argc, char* argv[])

{

base* pb;

pb = new derived();

delete pb;

return 0;

}

例2:java

class base

{

public base()

{

init();

}

protected void init()

{

system.out.println("in base::init()");

}

public void do_init()

{

init();

}

class derived extends base

{

public derived()

{

init();

}

protected void init()

{

system.out.println("in derived::init()");

}

public class test

{

public static void main(string[] args)

{

base base = new derived();

}

例1的执行结果是:

in base::init()

in derived::init()

例2的执行结果是:

in derived::init()

看了结果后,你是马上顿悟呢抑或是处于疑惑中呢?ok,我们来分析一下两个例子的执行过程。

首先看一下例1(c++的例子):

1. base* pb; 只是声明,不做什么。

2. pb = new derived();

1) 调用new操作符,分配内存。

2) 调用基类(本例中是base)的构造函数

3) 在基类的构造函数中调用init(),执行程序首先判断出当前对象的实际类型是base(derived还没构造出来,当然不会是derived),所以这里调用的是base::init()。

4) 调用派生类(本例中是derived)的构造函数,在这里同样要调用init(),执行程序判断出当前对象的实际类型是derived,调用derived::init()。

3. delete pb; 无关紧要。

例2(java的例子)的执行过程:

1.base base = new derived();

1) 分配内存。

2) 调用基类(本例中是base)的构造函数

3) 在基类的构造函数中调用init(),执行程序首先判断出当前对象的实际类型是derived(对,derived已经构造出来,它的函数表当然也已经确定了)所以这里调用的是derived::init()。

4) 调用派生类(本例中是derived)的构造函数,在这里同样要调用init(),执行程序判断出当前对象的实际类型是derived,调用derived::init()。

明白了吧。java中的类对象在构造前(调用构造函数之前)就已经存在了,其函数表和对象类型也已经确定了,就是说还没有出生就已经存在了。而c++中只有在构造完毕后(所有的构造函数都被成功调用)才存在,其函数表和对象的实际类型才会确定。所以这两个例子的执行结果会不一样。当然,构造完毕后,c++与java的表现就都一样了,例如你调用derived::do_init()的话,其执行结果是:

in derived::init()。

个人认为,java中的多态实现机制没有c++中的好。还是以例子说明吧:

例子3:c++

class base

{

public:

base()

{

init();

}

virtual ~base() {}

protected:

int value;

virtual void init()

{

value = 100;

}

};

class derived : public base

{

public:

derived()

{

init();

}

protected:

void init()

{

cout

// 做一些额外的初始化工作

}

};

int main(int argc, char* argv[])

{

base* pb;

pb = new derived();

delete pb;

return 0;

}

例4:java

class base

{

public base()

{

init();

}

protected int value;

protected void init()

{

value = 100;

}

class derived extends base

{

public derived()

{

init();

}

protected void init()

{

system.out.println("value = " + value);

// 做一些额外的初始化工作

}

public class test

{

public static void main(string[] args)

{

base base = new derived();

}

例3的执行结果是:

value = 10

例4的执行结果是:

value = 0

从以上结果可以看出,java例子中应该被初始化的值(这里是value)没有被初始化,派生类根本不能重用基类的初始化函数。试问,如果初始化要在构造时完成,并且初始化逻辑比较复杂,派生类也需要额外的初始化,派生类是不是需要重新实现基类的初始化函数呢?这样的面向对象方法好不好呢?欢迎大家讨论。

作者的联系方式:smart_ttc@yahoo.com.cn

reference:

1.stanley b. lippman:深度探索c++对象模型(inside the c++ object model)。

---- 侯捷译,华中科技出版社 2001

======================================================
在最后，我邀请大家参加新浪APP，就是新浪免费送大家的一个空间，支持PHP+MySql，免费二级域名，免费域名绑定这个是我邀请的地址，您通过这个链接注册即为我的好友，并获赠云豆500个，价值5元哦！短网址是http://t.cn/SXOiLh我创建的小站每天访客已经达到2000+了，每天挂广告赚50+元哦，呵呵，饭钱不愁了，\(^o^)/