前言

自上一個帖子之間跳過了一篇總結性的帖子，之后再發(fā)，今天主要研究了c++語言當中虛函數(shù)對多態(tài)的實現(xiàn)，感嘆于c++設計者的精妙絕倫

c++中虛函數(shù)表的作用主要是實現(xiàn)了多態(tài)的機制。首先先解釋一下多態(tài)的概念，多態(tài)是c++的特點之一，關于多態(tài)，簡而言之就是 用父類的指針指向其子類的實例，然后通過父類的指針調(diào)用實際子類的成員函數(shù)，這種方法呢，可以讓父類的指針具有多種形態(tài)，也就是說不需要改動很多的代碼就可以讓父類這一種指針，干一些很多子類指針的事情，這里是從虛函數(shù)的實現(xiàn)機制層面進行研究

在寫這篇帖子之前對于相關的文章進行了查閱，基本上是大段的文字，所以我的這一篇可能會用大量的圖形進行贅述（如果理解有誤的地方，煩請大佬能夠指出），接下來就言歸正傳：

首先介紹一下為什么會引進多態(tài)呢，基于c++的復用性和拓展性而言，同類的程序模塊進行大量重復，是一件無法容忍的事情，比如我設置了蘋果，香蕉，西瓜類，現(xiàn)在想把這些東西都裝到碗這個函數(shù)里，那么在主函數(shù)當中，聲明對象是必須的，但是每一次裝進碗里對于水果來說，都要用自己的指針調(diào)用一次裝的功能，那為什么不把這些類抽象成一個水果類呢，直接定義一個水果類的指針一次性調(diào)用所有水果裝的功能呢，這個就是利用父類指針去調(diào)用子類成員，但是這個思想受到了指針指向類型的限制，也就是說表面指針指向了子類成員，但實際上還是只能調(diào)用子類成員里的父類成員，這樣的思想就變的毫無意義了，如果想要解決這個問題，只要在父類前加上virtual就可以解決了，這里就是利用虛函數(shù)實現(xiàn)多態(tài)的實例。

首先還是作為舉例來兩個類，在之前基礎知識的帖子中提到過，空類的大小是一個字節(jié)（占位符），函數(shù)，靜態(tài)變量都在編譯期就形成了，不用類去分配空間，但是做一個小實驗，看一看在定義了虛函數(shù)之后，類的大小是多少呢

#include<iostream>
using namespace std;
class CFather 
{
public:
  virtual void AA()　　//虛函數(shù)標識符
  {
    cout << "CFather :: AA()" << endl;
  }
  void BB()
  {
    cout << "CFather :: BB()" << endl;
  }
};
class CSon : public CFather
{
public:
  void AA()
  {
    cout << "CSon :: AA()" << endl;
  }
  void BB()
  {
    cout << "CSon :: BB()" << endl;
  }
};
int main()
{
  cout << sizeof(CFather) << endl;   　　　　　　//測試加了虛函數(shù)的類

  system("pause");
  return 0;
}

很明顯類里裝了一個 4個字節(jié)的東西，除了整形int，就是指針了，沒錯這里裝的就是函數(shù)指針

先把這個代碼，給抽象成圖形進行理解，在這CFather為A，CSon為B

此時就是一個單純的繼承的情況，不存在虛函數(shù)，然后我new一個對象，A *p = new A；那么 p -> AA(),必然是指向A類中的AA()函數(shù)，那么函數(shù)的調(diào)用有兩種方式 一種函數(shù)名加（）直接調(diào)用，一種是利用函數(shù)指針進行調(diào)用，在這里我想要調(diào)用子類的，就可以利用函數(shù)指針進行調(diào)用，假設出來兩個函數(shù)指針，來指向B類中的兩個成員函數(shù)，如果我父類想要調(diào)用子類成員，就可以通過 p指針去調(diào)用函數(shù)指針，再通過函數(shù)指針去調(diào)用成員函數(shù)

，

每一個函數(shù)都可以用一個函數(shù)指針去指著，那么每一類中的函數(shù)指針都可以形成自己的一個表，這個就叫做虛函數(shù)表

那么在創(chuàng)建對象后，為什么類中會有四個字節(jié)的內(nèi)存空間呢？

在C++的標準規(guī)格說明書中說到，編譯器必需要保證虛函數(shù)表的指針存在于對象中最前面的位置（這是為了保證正確取到虛函數(shù)的偏移量）。這意味著我們通過對象實例的地址得到這張?zhí)摵瘮?shù)表，然后就可以遍歷其中函數(shù)指針，并調(diào)用相應的函數(shù)。也就是說這四個字節(jié)的指針，代替了上圖中（p->*pfn）（）的作用，指向了函數(shù)指針，也就是說，在使用了虛函數(shù)的父類成員函數(shù)，雖然寫的還是p->AA(),實際上卻是，(p->*(vfptr[0])),而指向哪個虛函數(shù)表就由，創(chuàng)建的對象來決定

至此，就能理解如何用虛函數(shù)這個機制來實現(xiàn)多態(tài)的了

下面，我將分別說明“無覆蓋”和“有覆蓋”時的虛函數(shù)表的樣子。沒有覆蓋父類的虛函數(shù)是毫無意義的。我之所以要講述沒有覆蓋的情況，主要目的是為了給一個對比。在比較之下，我們可以更加清楚地知道其內(nèi)部的具體實現(xiàn)。

無虛數(shù)覆蓋

下面，再讓我們來看看繼承時的虛函數(shù)表是什么樣的。假設有如下所示的一個繼承關系：

請注意，在這個繼承關系中，子類沒有重載任何父類的函數(shù)。那么，在派生類的實例中，Derive d; 的虛函表：

我們可以看到下面幾點：

1）虛函數(shù)按照其聲明順序放于表中。

2）父類的虛函數(shù)在子類的虛函數(shù)前面。

有虛數(shù)覆蓋

覆蓋父類的虛函數(shù)是很顯然的事情，不然，虛函數(shù)就變得毫無意義。下面，我們來看一下，如果子類中有虛函數(shù)重載了父類的虛函數(shù)，會是一個什么樣子？假設，我們有下面這樣的一個繼承關系。

為了讓大家看到被繼承過后的效果，在這個類的設計中，我只覆蓋了父類的一個函數(shù)：f()。那么，對于派生類的實例，其虛函數(shù)表會是下面的一個樣子：

我們從表中可以看到下面幾點，

1）覆蓋的f()函數(shù)被放到了虛表中原來父類虛函數(shù)的位置。

2）沒有被覆蓋的函數(shù)依舊。

這樣，我們就可以看到對于下面這樣的程序，

Base *b = new Derive();

b->f();

由b所指的內(nèi)存中的虛函數(shù)表的f()的位置已經(jīng)被Derive::f()函數(shù)地址所取代，于是在實際調(diào)用發(fā)生時，是Derive::f()被調(diào)用了。這就實現(xiàn)了多態(tài)。

總結

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，謝謝大家對腳本之家的支持。