再探虚函数

Posted 2021-09-18 看，未来

Q1：C++的多态如何实现

静态多态：

也称为编译期间的多态，编译器在编译期间完成的，编译器根据函数实参的类型(可能会进行隐式类型转换)，可推断出要调用那个函数，如果有对应的函数就调用该函数，否则出现编译错误。

重载函数的关键是函数参数列表——也称函数特征标。包括：函数的参数数目和类型，以及参数的排列顺序。所以，重载函数与返回值，参数名无关。

以下这种方式的重载是错误的，这要跟C++的编译后的函数名扯上关系了。

void print(const char* str,int width);
int print(const char* str,int width);

静态多态有两种实现方式：

函数重载：包括普通函数的重载和成员函数的重载
函数模板的使用

动态多态

在基类的函数前加上virtual关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据所指对象的实际类型来调用相应的函数，如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数，如果对象类型是基类，就调用基类的函数。

必须是虚函数（派生类一定要重写基类中的虚函数）

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Q2：什么是纯虚函数，与虚函数的区别

1、定义一个函数为虚函数，不代表函数为不被实现的函数。定义他为虚函数是为了允许用基类的指针来调用子类的这个函数。
定义纯虚函数是为了实现一个接口，起到一个规范的作用，规范继承这个类的程序员必须实现这个函数。

2、纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加"=0"

3、声明了纯虚函数的类是一个抽象类。所以，用户不能创建类的实例，只能创建它的派生类的实例，它必须在继承类中重新声明函数。

4、定义纯虚函数的目的在于，使派生类仅仅只是继承函数的接口。
（这句话刚开始还真没反应过来，也是啊，基类都不能初始化对象了，还怎么去调用基类方法啊）

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Q3：抽象基类派生类对象可以调用基类方法吗？

如果说，抽象类无法实例化对象，那就无法使用对象方法了嘛。
但是，那只是用户无法实例化罢了，，，

#include<string.h>
#include<iostream>

using namespace std;

class A {
public:
	A(){
		cout << "A" << endl;
	}

	virtual void v() = 0;
	void show() {
		cout << "A" << endl;
	}
};

class B :public A {
public:

	B(){
		cout << "B" << endl;
	}

	void v() {
		cout << "B" << endl;
	}
};

int main() {
	A* a = new B();
	B* b = new B();

	//a->show();
	//b->v();
}

A
B
A
B

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Q4：抽象基类为什么不能创建对象？

那我现在有一个抽象类的对象，我要调用接口，调用哪个？

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Q5：基类的析构函数为什么要定义成虚函数？

只有在基类析构函数定义为虚函数时，调用操作符delete销毁指向对象的基类指针时，才能准确调用派生类的析构函数（从该级向上按序调用虚函数），才能准确销毁数据。

#include<string.h>
#include<iostream>

using namespace std;

class A {
public:
	A(){
		cout << "A" << endl;
	}

	~A() {
		cout << "~A" << endl;
	 }

	void show() {
		cout << "A" << endl;
	}
};


class B :public A {
public:

	B(){
		cout << "B" << endl;
	}

	~B() {
		cout << "~B" << endl;
	}

	void v() {
		cout << "B" << endl;
	}
};

int main() {
	
	A* a = new B();

	delete(a);
	return 0;
}

没有虚析构的时候：

A
B
~A

有虚析构的时候：

A
B
~B
~A

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Q6：析构函数可以使纯虚函数吗？

编译过不了。

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Q7：构造函数和析构函数可以调用虚函数吗，为什么？

因为父类对象会在子类之前进行构造，此时子类部分的数据成员还未初始化，因此调用子类的虚函数时不安全的，故而C++不会进行动态联编；

析构函数是用来销毁一个对象的，在销毁一个对象时，先调用子类的析构函数，然后再调用基类的析构函数。所以在调用基类的析构函数时，派生类对象的数据成员已经销毁，这个时候再调用子类的虚函数没有任何意义。

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Q8：静态函数能定义为虚函数吗？

1、static成员不属于任何类对象或类实例，所以即使给此函数加上virutal也是没有任何意义的。

2、静态与非静态成员函数之间有一个主要的区别，那就是静态成员函数没有this指针。

虚函数依靠vptr和vtable来处理。vptr是一个指针，在类的构造函数中创建生成，并且只能用this指针来访问它，因为它是类的一个成员，并且vptr指向保存虚函数地址的vtable.对于静态成员函数，它没有this指针，所以无法访问vptr。

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Q8：基类的虚函数表存放在内存的什么区，虚表指针vptr的初始化时间？

1、 虚函数表是class specific的，也就是针对一个类来说的，这里有点像一个类里面的staic成员变量，即它是属于一个类所有对象的，不是属于某一个对象特有的，是一个类所有对象共有的。
2、虚函数表类似一个数组，类对象中存储vptr指针，指向虚函数表。
3、虚函数表存储虚函数的地址，即虚函数表的元素是指向类成员函数的指针，而类中虚函数的个数在编译时期可以确定，即虚函数表的大小可以确定，即大小是在编译时期确定的，不必动态分配内存空间存储虚函数表。所以不在堆中。

推测在全局变量区。

请看下面的程序，该程序演示了多态类对象存储空间的大小：

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    int i;
    virtual void func() {}
    virtual void func2() {}
};
class B : public A
{
    int j;
    void func() {}
};
int main()
{
    cout << sizeof(A) << ", " << sizeof(B);  //输出 8,12
    return 0;
}

实际上，任何有虚函数的类及其派生类的对象都包含这多出来的 4 个字节，这 4 个字节就是实现多态的关键——它位于对象存储空间的最前端，其中存放的是虚函数表的地址。

每一个有虚函数的类（或有虚函数的类的派生类）都有一个虚函数表，该类的任何对象中都放着该虚函数表的指针（可以认为这是由编译器自动添加到构造函数中的指令完成的）。

虚函数表是编译器生成的，程序运行时被载入内存。一个类的虚函数表中列出了该类的全部虚函数地址。例如，在上面的程序中，类 A 对象的存储空间以及虚函数表（假定类 A 还有其他虚函数）如图 1 所示。

类 B 对象的存储空间以及虚函数表（假定类 B 还有其他虚函数）如图 2 所示。

多态的函数调用语句被编译成根据基类指针所指向的（或基类引用所引用的）对象中存放的虚函数表的地址，在虚函数表中查找虚函数地址，并调用虚函数的一系列指令。