多态原理探究

Posted 2021-02-08 gd-luojialin

理论知识：

• 当类中声明虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表
• 虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构
• 虚函数表是由编译器自动生成与维护的
• virtual成员函数会被编译器放入虚函数表中
• 当存在虚函数时，每个对象中都有一个指向虚函数表的指针（C++编译器给父类对象、子类对象提前布局vptr指针；当进行howToPrint(Parent *base)函数是，C++编译器不需要区分子类对象或者父类对象，只需要再base指针中，找vptr指针即可。）
• VPTR一般作为类对象的第一个成员

 

多态的实现原理

　　当类中声明虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表

　　虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构

　　虚函数表是由编译器自动生成与维护的

　　virtual成员函数会被编译器放入虚函数表中 

　　存在虚函数时，每个对象中都有一个指向虚函数表的指针(vptr指针)  

换句话说：C++编译器为每一个含有虚函数子类和父类，提前部署一个vptr指针，然后通过vptr指针找到虚函数表，再通过虚函数表寻找后来人写的代码、再执行。

 

 

 

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说明1：

　　通过虚函数表指针VPTR调用重写函数是在程序运行时进行的，因此需要通过寻址操作才能确定真正应该调用的函数。而普通成员函数是在编译时就确定了调用的函数。在效率上，虚函数的效率要低很多。

说明2：

　　出于效率考虑，没有必要将所有成员函数都声明为虚函数

说明3 ：

　　C++编译器，执行HowToPrint函数，不需要区分是子类对象还是父类对象

 

 

 

如何证明vptr指针的存在？

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	void printf()
	{
		cout<<"aaa"<<endl;
	}
protected:
private:
	int a;
};

class B
{
public:
	virtual void printf()
	{
		cout<<"aaa"<<endl;
	}
protected:
private:
	int a;
};

void main()
{
	//加上virtual关键字 c++编译器会增加一个指向虚函数表的指针 。。。
	printf("sizeof(a):%d, sizeof(b):%d 
", sizeof(A), sizeof(B));
	cout<<"hello..."<<endl;
	system("pause");
	return ;
}

　　

问题： 构造函数中能调用虚函数，实现多态吗?

解析：

1、对象中的VPTR指针什么时候被初始化？

　　1）对象在创建的时,由编译器对VPTR指针进行初始化

　　2）只有当对象的构造完全结束后VPTR的指向才最终确定

　　3）父类对象的VPTR指向父类虚函数表

　　4）子类对象的VPTR指向子类虚函数表

2、分析过程