关于C++中 虚函数 多态 和 访问限定符的思考

2016-04-12 

1、C++中的静态编译和动态编译分别基于什么机制实现？

首先，静态编译和动态编译都属于C++中的多态，即“一种接口，多种实现”。

静态编译(/联编) —— 也称为 静态多态    如：函数的重载和运算符的重载

动态编译(/联编 ) ——也称为运行时多态  如：虚函数

多态规则：

     通过基类指针或引用调用成员函数时

          如果函数是非虚函数，采用静态编译(即：编译时绑定)。

          如果函数是虚函数，采用动态编译(即：运行时绑定)。

 --- 动态联编

          指的是被调函数的入口地址是在运行时才确定的。

      ** C++实现动态联编是基于 虚指针(vptr) 和 虚函数表(vtable)

     具体为：

          a. 为每一个包含虚函数的类建立一个虚函数表，表中存放的是各虚函数在内存中的入口地址。

          b. 包含虚函数的类的每个对象都有一个指向虚函数表的 虚指针。

          c. 调用虚函数时，利用虚指针找到虚函数表，进而确定虚函数的入口地址，最后调用之。

     注： 一个包含虚函数的类只有一个虚函数表。

     ** 虚函数表的结构

          a. 一个类中虚函数的来源包括： 继承自父类(需要改写函数) + 当前类中新声明的虚函数

          b. 为所有虚函数排序：继承的虚函数在前，新声明的虚函数按照声明顺序排列在后。

     ** 虚函数表的位置

          虚函数表的存放位置 在应用程序的常量区

2、进阶讨论 纯虚函数是否可以声明为private?

     Reference:  http://www.cnblogs.com/subFire/p/4027288.html

          可以

          但与声明为public的区别在于：虚函数不能在类外部调用，只能在内部调用 or 通过类所提供的public接口调用。

     ** 关于基类中函数声明为 private 和 virtual private 的一点讨论    

                --- 首先，声明为 private，表示基类不希望外部看到这个函数，子类当然也就无法覆盖或重载这个函数，

               看起来这个函数的实现是无法修改的。但是如果我们在基类中定义一个公共接口，该接口对private函

               数进行了调用，子类可以对公共接口进行修改达到"修改"private函数的假象。

                --- 其次，声明为 virtual private，那么既希望子类对其重写实现多态，又不希望子类看到这个函数。看似

               自相矛盾。这里实际的意义在于： 子类可以修改函数的实现，也可以继承基类中默认的实现。

               --- 最后，声明为virtual protected，其意义在于 这是必须被子类修改的实现。

               P.S: 最好不要把虚函数声明为public，而是用protected来替换。

      结论：多态与虚函数前的访问限定符无关，限定符仅仅限制外部对类成员的访问权限。

恩 说了这么多 给个例子。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 父类/基类
class CMyBase
{
	// 多态的实现只与是否是虚函数有关 与访问限定符public private protected无关
private:
//public:
	// 可以看到 输出结果只与该函数是否为virtual有关 与访问限定符无关
	//virtual string getObj() const
	string getObj() const
	{
		return string("CMyBase");
	}

protected:
	virtual void DoSth() = 0;	// 纯虚函数
public:
	// 外部访问虚函数的接口(如果getObj()函数声明为private的话)
	void DoSthAgain()
	{
		cout << "This is "<< getObj() <<endl;
		DoSth();
	}
	
	// 虚析构函数
	virtual ~CMyBase(){}
};

// 子类/派生类
class CMyDrived : public CMyBase
{
private:
	string getObj() const
	{
		return string("CMyDrived");
	}
protected:
	void DoSth()
	{
		cout<<"This is CMyDrived"<<endl;
	}
};

int main(void)
{
	CMyBase *p = new CMyDrived();
	p->DoSthAgain();

	return 0;
}

getObj()声明为virtual时，输出第一行才是CMyDerived的信息，这时是动态联编。

否则无论访问限定符是什么(public private 抑或 protected)，输出第一行都是CMyBase的信息。

分析一下：

函数并没有声明为virtual，那么就只是一个普通函数对不对，普通的成员函数是在编译期就决定的，属于静态联编。

因此根本就不关继承不继承什么事，对不对。这仅仅只是类内部普通成员函数的调用而已。

所以，输出信息肯定只是基类的输出，与子类无关。