Virtual
Virtual 作用: 允许在派生类中重新定义与基类同名函数并且可以通过其类的指针或引用来访问基类何派生类的同名函数。
1. 概述
简单地说,每一个含有虚函数(无论是其本身的,还是继承而来的)的类都至少有一个与之对应的虚函数表,其中存放着该类所有的虚函数对应的函数指针。例:
其中:
• B的虚函数表中存放着B::foo和B::bar两个函数指针。
• D的虚函数表中存放的既有继承自B的虚函数B::foo,又有重写(override)了基类虚函数B::bar的D::bar,还有新增的虚函数D::quz。
提示:为了描述方便,本文在探讨对象内存布局时,将忽略内存对齐对布局的影响。
2. 虚函数表构造过程
从编译器的角度来说,B的虚函数表很好构造,D的虚函数表构造过程相对复杂。下面给出了构造D的虚函数表的一种方式(仅供参考):
提示:该过程是由编译器完成的,因此也可以说:虚函数替换过程发生在编译时。
3. 虚函数调用过程
以下面的程序为例:
编译器只知道pb是B*类型的指针,并不知道它指向的具体对象类型 :pb可能指向的是B的对象,也可能指向的是D的对象。
但对于“pb->bar()”,编译时能够确定的是:此处operator->的另一个参数是B::bar(因为pb是B*类型的,编译器认为bar是B::bar),而B::bar和D::bar在各自虚函数表中的偏移位置是相等的。
无论pb指向哪种类型的对象,只要能够确定被调函数在虚函数中的偏移值,待运行时,能够确定具体类型,并能找到相应vptr了,就能找出真正应该调用的函数。
提示:本人曾在“C/C++杂记:深入理解数据成员指针、函数成员指针”一文中提到:虚函数指针中的ptr部分为虚函数表中的偏移值(以字节为单位)加1。
B::bar是一个虚函数指针, 它的ptr部分内容为9,它在B的虚函数表中的偏移值为8(8+1=9)。
当程序执行到“pb->bar()”时,已经能够判断pb指向的具体类型了:
• 如果pb指向B的对象,可以获取到B对象的vptr,加上偏移值8((char*)vptr + 8),可以找到B::bar。
• 如果pb指向D的对象,可以获取到D对象的vptr,加上偏移值8((char*)vptr + 8) ,可以找到D::bar。
• 如果pb指向其它类型对象...同理...
4. 多重继承
当一个类继承多个类,且多个基类都有虚函数时,子类对象中将包含多个虚函数表的指针(即多个vptr),例:
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