C++ 多态

转自：CNBLOG，原作者慕容凛霜

先说现象再说原理：

 1 // vtableTest.cpp : Defines the entry point for the console application. 2 // 3  4 #include "stdafx.h" 5 #include "iostream" 6 using namespace std; 7   8 class Base 9 {10 public: 11     virtual void function1() {cout << "Base f1" << endl;};12     virtual void function2() {cout << "Base f2" << endl;};13 };14 15 class D1: public Base16 { 17 public:18     virtual void function1() {cout << "D1 f1" << endl;};19 };  20 21 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])22 {  23     Base* pb0 = new Base();24     pb0->function1(); 25 26     Base* pb = new D1();27     pb->function1();28     pb->function2();29     pb->Base::function1(); 30 31     D1 d1;32     Base b = d1;33     b.function1();34     b.function2();35     getchar();  36     delete pb0; 37     delete pb;38     return 0;39 }

 

 

 

这个输出是：

Base f1
D1 f1
Base f2
Base f1
Base f1
Base f2

 

 

虚函数：

当Class中定义了virtual function之后，编译器会给这个Class加入一个虚指针(vptr)，并生成一张虚函数表(vtable)。

 

 1 class Base 2 { 3 public:  4     virtual void function1() {cout << "Base f1" << endl;}; 5     virtual void function2() {cout << "Base f2" << endl;}; 6 }; 7  8 class D1: public Base 9 { 10 public:11     virtual void function1() {cout << "D1 f1" << endl;};12 };

示例中的Base有一个自己的虚函数表，表里面有function1和function2两个函数。当调用的时候

    Base* pb = new Base();    pb->function1();

此时会根据pb找到这个对象在内存中的位置，然后找到该对象由编译器生成的vptr，根据vptr找到vtable，然后执行里面的function1方法。

此时的输出是"Base f1"。

 

 

多态：

而当这么玩的时候：

    Base* pb = new D1();    pb->function1();

由于D1继承了Base，也会继承Base的vptr，但会单独生成一张属于D1自己的vtable。vptr会指向这张新的D1的vtable。

D1的定义中重写了function1方法，也就是说，在D1的vtable中，function1被新的方法（定义在D1里的那个）覆盖，而function2与Base中的相同。

于是在调用function1()时，会根据pb找到这个对象在内存中的位置，然后找到该对象由编译器生成的vptr（这个vptr是指向D1的vtable的），在执行vtable中的function1()，这个function1()就是D1中定义的那个了。

于是此时输出是"D1 f1"。

 

当然了如果非要执行父类的虚函数也是可以的，毕竟Base的vtable还在那，直接调用也行。

pb->Base::function1();

加上Base::会指明（虚？）函数表，让系统直接去找相应的函数来执行。

这样的输出还是"Base f1"。

 

 

对象切割：

 这个一点都不好玩。

    D1 d1;    Base b = d1;    b.function1();

d1占据的内存里由他的父类Base和D1自己独有的内容这两部分构成。当执行Base b = d1; 的时候会发生对象切割(Object Slicing)，此时的b仅仅拥有Base类中的成员，D1里的成员就全部被丢掉了。

Base b = d1;这个过程稍微复杂一些。

由于Base中有虚函数，所以是不能“按位拷贝（Bitwise Copy）”的。编译器会给Base单独生成一个赋值函数，并重置vptr把他指向Base自己的vtable。

这么做估计是为了防止虚函数中调用了子类的成员，这样父类被切割后再去调用子类的方法程序应该会挂掉吧。

所以这个例子中还是会输出"Base f1"。