C++中的vptr指针

C++中的vptr指针

若类中包含虚函数，则编译器会在类实例化对象时在对象中加入vptr指针，它指向一个虚函数表，子类和父类分别有自己的虚函数表，所以使用父类指针调用类的虚函数时，是根据实际的对象时子类对象还是父类对象，来实现虚函数的调用。

引入vptr指针

demo.cpp:

#include <iostream>

//多态成立的三个条件
//要有继承  虚函数重写   父类指针指向子类对象
using namespace std;

class Parent
{
public:
	Parent(int a = 0)
	{
		this->a = a;
	}
	virtual void print()//动手脚1，使用virtual关键字，编译器会特殊处理
	{
		cout << "我是爹" <<endl;
	}
private:
	int a;
};

class Child : public Parent 
{
public:
	Child(int a = 0, int b = 0):Parent(a)
	{
		this->b = b;
	}
	virtual void print()
	
		cout << "我是儿子" <<endl;
	}
private:
	int b;
};

void HowToPlay(Parent * base)
{
	base->print();//动手脚 2
	/*传来子类对象，执行子类的print函数，传来父类对象
	  执行父类print函数，其实C++编译器根本不需要区分是子类
	  对象还是父类对象，父类对象和子类对象分别有vptr指针，指向
	  虚函数表，表中存储函数入口地址，实现迟绑定（运行时，C++程序采取判断）

	*/
}

int main()
{
	Parent p1(2);//动手脚 3(提前布局)
	//用类实例化对象时，C++编译器会在对象中添加一个vptr指针
	//vptr指向虚函数表，此表由编译器生成和维护
	Child c1;
	HowToPlay(&p1);
	HowToPlay(&c1);
}

下面我们来证明vptr指针的存在

demo2.cpp:

#include <iostream>

using namespace std;

class Parent
{
public:
	virtual void print()
	{
		cout << "hello" << endl;
	}
private:
	int a;
};

class Parent2
{
public:
	void print()
	{
		cout << "hello" << endl;
	}
private:
	int a;
};

int main()
{
	void * p;
	cout << "sizeof(Parent):" << sizeof(Parent) << endl;
	cout << "sizeof(Parent2):" << sizeof(Parent2) << endl;
}

输出结果为：

sizeof(Parent):8
sizeof(Parent2):4

Parent类比Parent2多4个字节，这4个字节就是vptr指针所占的空间。

vptr指针的分步初始化

demo3.cpp:

#include <iostream>

using namespace std;

//vptr指针的分步初始化

//构造函数中调用虚函数能实现多态吗(不能)

//1.要初始化c1.vptr指针，初始化是分步的
//2.当执行父类的构造函数时，c1.vptr指向父类的虚函数表，
//  当父类构造函数执行完毕后，会把c1.vptr指向子类的虚函数表
//3.结论：子类的c1.vptr指针分步完成

class Parent
{
public:
	Parent(int a = 0)
	{
		this->a = a;
		print();//这里并不能发生多态，调用的仍然是父类的print，
				//结果是显而易见的，此时子类还没有构建好,成员变量
				//还没初始化，如果调用子类的函数，是不合情理的
	}
	virtual void print()
	{
		cout << "我是爹" <<endl;
	}
private:
	int a;
};

class Child : public Parent 
{
public:
	Child(int a = 0, int b = 0):Parent(a)
	{
		this->b = b;
		print();
	}
	virtual void print()
	{
		cout << "我是儿子" <<endl;
	}
private:
	int b;
};


int main()
{
	Child c1;
}