虚函数的一些想像

看了VC中虚函数的实现原理，突然觉得很有意思，就写了如下的代码：

class ClassA { int a; int b; public: ClassA() { a = 99; b = 11; } void Show() { cout<<"ClassA:"<<a<<","<<b<<endl; } virtual void ShowA() { cout<<"ClassA.ShowA:a="<<a<<endl; } virtual void ShowB() { cout<<"ClassA.ShowB:b="<<b<<endl; } }; class ClassB { int c; int d; public: ClassB() { c = 44; d = 55; } void Show(){cout<<"ClassB:d="<<d<<",c="<<c<<endl;} virtual void ShowB() { cout<<"ClassB.ShowB:c="<<c<<endl; } virtual void ShowA() { cout<<"ClassB.ShowB:d="<<d<<endl; } }; void main() { ClassA a; ClassB* pb = (ClassB*)&a; pb->Show(); pb->ShowA(); pb->ShowB(); }

答案是：

ClassB:d=11,c=99
ClassA.ShowB:b=11
ClassA.ShowA:a=99

 

可能有些奇怪，但是想清楚了就觉得很自然了。首先ClassA和ClassB都拥有虚函数，对于这样的类就会有一个公共的虚拟函数表，采用单件模式（Singleton)所有类的对象共享这一个虚拟函数表，每个类的对象所在内存的前四个字节保存的是虚拟函数表的首地址。

下面看看ClassA在内存中的结构：

[虚拟函数表地址]  [变量a]  [变量b]

          4字节        4字节     4字节

再看看ClassB在内存中的结构：

[虚拟函数表地址]  [变量c]  [变量d]

          4字节        4字节     4字节

 

所以可见当我们将ClassA的对象a强制类型转换为ClassB的时候。由于虚拟函数表（储存函数地址的数组）中具体函数地址的偏移是按照函数据在代码中定义的顺序，所以当执行pb->ShowA()对于ClassB而言是执行虚拟函数表中第二个函数。由于ClassB的对象指针pb是由ClassA的对象强制类型转换过来的，所以现在虚拟函数表并不是ClassB的函数表而是ClassA的。所以执行虚拟函数表中第二个函数也就是执行ClassA中虚函数的第二个。也就是ClassA::ShowB()。同样道理可以解释为什么pb->ShowB()的执行结果。对于pb->Show()。由于Show()不是虚函数，所以在编译阶段就已经确定了执行函数，执行的仍然是ClassB中的Show()。变量也按照先后顺序对应起来。强制类型转换后类ClassA的对象a中的变量a就对应着ClassB中的c。b则就是对应于d。所以有上面的输出结果。