虚函数与多态性

最新推荐文章于 2020-07-15 18:48:06 发布

weixin_34308389

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文章标签： c/c++


C++调用虚函数的时候，要根据实例（即this指针指向的实例）中虚函数表指针得到虚函数表，再从虚函数表中找到函数的地址。
#include<iostream.h>
class shape 
{public:
  int a;
  shape(int t)
  {
      a=t;
  }
   virtual void area()
   {   
      cout<<"shape\n";
  }
};
class circle: public shape 
{
 public:
  void  area();
  circle(int x):shape(x){}
};
void circle::area()
{
    cout<<"\ncircle\n";
}

void f(shape &h)
{h.area();
}
void main()
{
 shape objs(1);
 f(objs);
 cout<<objs.a;
 circle objc(2);
 f(objc);
 cout<<objc.a<<endl;
}

class A
{
public:
    virtual void f();
    virtual void g();
private:
    int a
};
class B : public A
{
public:
    void g();
private:
    int b;
};
//A，B的实现省略
因为A有virtual void f（），和g（），所以编译器为A类准备了一个虚表vtableA，内容如下：
A::f 的地址
 
A::g 的地址
 
B因为继承了A，所以编译器也为B准备了一个虚表vtableB，内容如下：
A::f 的地址 
B::g 的地址
注意：因为B::ｇ是重写了的，所以B的虚表的g放的是B::g的入口地址，但是f是从上面的A继承下来的，所以f的地址是A::f的入口地址。
然后某处有语句 B bB;的时候，编译器分配空间时，除了A的int a，B的成员int b；以外，还分配了一个虚指针vptr，指向B的虚表vtableB，bB的布局如下：
vptr ： 指向B的虚表vtableB
 
int a： 继承A的成员
 
int b： B成员
 
当如下语句的时候：
A *pa = &bB;
pa的结构就是A的布局（就是说用pa只能访问的到bB对象的前两项，访问不到第三项int b）
那么pa->g()中，编译器知道的是，g是一个声明为virtual的成员函数，而且其入口地址放在表格（无论是vtalbeA表还是vtalbeB表）的第2项，那么编译器编译这条语句的时候就如是转换：call *(pa->vptr)[1]（C语言的数组索引从0开始哈~）。
这一项放的是B：：g()的入口地址，则就实现了多态。（注意bB的vptr指向的是B的虚表vtableB）
另外要注意的是，如上的实现并不是唯一的，C++标准只要求用这种机制实现多态，至于虚指针vptr到底放在一个对象布局的哪里，标准没有要求，每个编译器自己决定。我以上的结果是根据g++ 4.3.4经过反汇编分析出来的。
2、两种多态实现机制及其优缺点
除了c++的这种多态的实现机制之外，还有另外一种实现机制，也是查表，不过是按名称查表，是smalltalk等语言的实现机制。这两种方法的优缺点如下：
（1）、按照绝对位置查表，这种方法由于编译阶段已经做好了索引和表项(如上面的call *(pa->vptr[1]） )，所以运行速度比较快;缺点是：当A的virtual成员比较多（比如1000个），而B重写的成员比较少（比如2个），这种时候，B的vtableＢ的剩下的998个表项都是放Ａ中的ｖｉｒｔｕａｌ成员函数的指针，如果这个派生体系比较大的时候，就浪费了很多的空间。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c6889fe0100qpac.html