虚函数原理解析

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#C++ #虚函数 #虚函数表 #多继承类的大小

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虚函数原理

虚函数的一般实现模型：每个类有一个虚函数表，内含该类中有作用的虚函数地址。每个对象有一个vptr(虚函数表指针)指向虚函数表

如下Person类

class Person
{
public:
    virtual ~Person();
    virtual string& getName();
    virtual string& setName();   
protected:
    string name_;
};

在Person的对象Jack中,有两个东西，一个是数据成员name_，一个是_Vptr_Person(指向虚函数表的指针)，其中_Vptr_Person存储着以下东西：

如果Man集成class Person，Man如下所示：

class Man:Person
{
public:
    ~Man();
    string& getName();
    
protected:
    string hasWhat_;       //有什么呢  哈哈
    
};

在Man对象Star中有三个东西，一个是从Person中继承而来的name_,一个是自己的hasWhat，都是数据成员，另一个为_Vptr_Man(虚函数表指针)：

其中，如果Man类里面重写了Person类里面的虚函数，则虚函数表被重写函数的对应位置替换为派生类里面的函数地址，如Man的虚函数表中，将Person::~Person() Person::getName();的地址替换为Man::~Man() 和Man::getName()，没有重写的则依旧为基类虚函数的地址

而且，此时，Man类可作为基类，继续被继承，满足如上关系。

若派生类继承多个具有虚函数的类，因为需要向上类型转换，所以派生类里面就有多个虚函数指针。则其结构体大小会增加一个虚函数指针的大小，如下代码所示：

class A
{
    virtual void f()
    {

    }
};

class B
{
    virtual void g();
};

class C:public B
{

};

class D:public B,public A
{

};

int main ()
{
    cout<<sizeof(A)<<endl;//A中没有成员变量，只有一个虚函数表指针
    cout<<sizeof(B)<<endl;//同A
    cout<<sizeof(C)<<endl;//继承了B  有一个虚函数表指针
    cout<<sizeof(D)<<endl;//继承了A 和 B，有两个虚函数表指针
    return 0;
}

具体输出依赖于机器，但是满足 sizeof(A) = sizeof(B) = sizeof(C) = sizeof(D) / 2;

注意：虚函数指针在类中的位置，取决于编译器具体实现，不过一般虚函数表指针的位置在类的首部，即类最开始的位置。