C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”,这是一种泛型技术。所谓泛型技术,说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如:模板技术,RTTI技术,虚函数技术,要么是试图做到在编译时决议,要么试图做到运行时决议。
虚函数表
对C++ 了解的人都应该知道虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。 在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。这样,在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了 这个实例的内存中,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表就显得由为重要了,它就像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。
这里我们着重看一下这张虚函数表。在C++的标准规格说明书中说到,编译器必需要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置(这是为了保证正确取到虚函数的偏移量)。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。
听我扯了那么多,我可以感觉出来你现在可能比以前更加晕头转向了。 下面就是实际的例子,相信聪明的你一看就明白了。
V-Table#include<iostream>
usingnamespacestd;
classBase {
public:
virtualvoidf() { cout<<"Base::f"<<endl; }
virtualvoidg() { cout<<"Base::g"<<endl; }
virtualvoidh() { cout<<"Base::h"<<endl; }
};
voidmain()
{
typedefvoid(Fun)(void);
Base b;
Fun pFun=NULL;
cout<<"V-Table address:"<<(int)(&b)<<endl;
cout<<"The first function address of the V-Table is :"<<(int)(int)(&b)<<endl;
//Invoke the first virtual function
pFun=(Fun)((int)(int*)(&b));
pFun();
}
输出结果是:
V-Table address: 001EF7D0
The first function address of the V-Table is : 00257850
Base::f
通过这个示例,我们可以看到,我们可以通过强行把&b转成int ,取得虚函数表的地址,然后,再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了,也就是Base::f(),这在上面的程序中得到了验证(把int 强制转成了函数指针)。通过这个示例,我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h(),其代码如下:
1(Fun)((int)(int)(&b)+0);//Base::f()
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3(Fun)((int)(int)(&b)+1);//Base::g()
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5(Fun)((int)(int)(&b)+2);//Base::h()
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这时用一个图来解释就更容易理解了.
注意:在上面这个图中,我在虚函数表的最后多加了一个结点,这是虚函数表的结束结点,就像字符串的结束符“ ”一样,其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值在不同的编译器下是不同的。在WinXP+VS2003下,这个值是0。而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下,这个值是如果1,表示还有下一个虚函数表,如果值是0,表示是最后一个虚函数表[没有验证]。
下面,我将分别说明“无覆盖”和“有覆盖”时的虚函数表的样子。没有覆盖父类的虚函数是毫无意义的。我之所以要讲述没有覆盖的情况,主要目的是为了给一个对比。在比较之下,我们可以更加清楚地知道其内部的具体实现。
一般继承(无虚函数覆盖)
下面,再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。假设有如下所示的一个继承关系:
注意,在这个继承关系中,子类没有重载任何父类的函数。那么,在派生类的实例中,其虚函数表如下所示:对于实例:Derive d; 的虚函数表如下:
我们可以看到下面几点:
1)虚函数按照其声明顺序放于表中。
2)父类的虚函数在子类的虚函数前面。
我相信聪明的你一定可以参考前面的那个程序,来编写一段程序来验证。
一般继承(有虚函数覆盖)
覆盖父类的虚函数是很显然的事情,不然,虚函数就变得毫无意义。下面,我们来看一下,如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数,会是一个什么样子?假设,我们有下面这样的一个继承关系。
为了让大家看到被继承过后的效果,在这个类的设计中,我只覆盖了父类的一个函数:f()。那么,对于派生类的实例,其虚函数表会是下面的一个样子:
我们从表中可以看到下面几点,
1)覆盖的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。
2)没有被覆盖的函数依旧。
这样,我们就可以看到对于下面这样的程序,
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的内存中的虚函数表的f()的位置已经被Derive::f()函数地址所取代,于是在实际调用发生时,是Derive::f()被调用了。这就实现了多态。
多重继承(无虚函数覆盖)
下面,再让我们来看看多重继承中的情况,假设有下面这样一个类的继承关系。注意:子类并没有覆盖父类的函数。
对于子类实例中的虚函数表,是下面这个样子:
转载自:
http://hi.baidu.com/77185834/blog/item/ed4819c44a8642ce39db49ec.html
http://hi.baidu.com/77185834/blog/item/501e97435dae71149313c6ed.html
继续阅读:
http://www.cppblog.com/zhangyq/archive/2009/06/13/87597.html
原文链接: https://www.cnblogs.com/whyandinside/archive/2010/01/03/1638216.html
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