【Linux基础】用虚函数实现动态多态的机制

为了实现动态多态，编译器对每个包含虚函数的类创建一个虚函数地址表，并设置一个虚函数地址指针指向这个对象的虚函数地址表。使用基类指针对虚函数调用时，通过这个虚函数地址指针，在虚函数地址表中查找函数地址。

由于包含虚函数的类，有一个虚函数地址指针，与没有虚函数的类相比，含有虚函数类的对象所占用的存储空间要多一个指针所占用的内存。

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例7 含有虚函数类的对象所占用的存储空间。

#include <iostream.h>

class A

{

private:

int a;

public:

virtual void func(){}

};

class B : public A

{

private:

int b;

public:

virtual void func(){}

virtual void func1(){}

};

void main(void)

{

cout << "sizeof(A)=" << sizeof(A) << endl;

cout << "sizeof(B)=" << sizeof(B) << endl;

}

程序运行结果为：

sizeof(A)=8

sizeof(B)=12

每个含有虚函数类的对象都有一个虚函数地址指针，指向该类虚函数表，如果用基类的指针调用虚函数，在编译时，并不能确定这个指针的具体指向，而是在运行时，根据指针所指向的具体对象（基类的对象或其派生类的对象），虚函数地址指针才有一个确定的值，即相应类的这个虚函数的地址。从而实现动态多态。

虚析构函数

析构函数也可以定义为虚函数，如果基类的析构函数定义为虚析构函数，则派生类的析构函数就会自动成为虚析构函数。

如果基类的指针指向派生类对象，当用delete删除这个对象时，若析构函数不是虚函数，就要调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数。如果为基类和派生类的对象分配了动态内存，或者为派生类的对象成员分配了动态内存，这时释放的只是基类中动态分配的内存，而派生类中动态分配的内存未被释放，因此一般应将析构函数定义为虚析构函数。

例8 定义职员类CEmployee，数据成员有姓名（字符指针型数据）和年龄，由CEmployee类派生出教师类CTeacher，增加数据成员教学简历（字符指针型数据）。

#include <iostream.h>

#include <String.h>

class CEmployee

{

private:

char *name;

int age;

public:

CEmployee(char *n, int a);

virtual ~CEmployee();

};

CEmployee::CEmployee(char *n, int a)

{

name=new char[strlen(n)+ 1 ];

strcpy(name, n);

age = a;

}

CEmployee::~CEmployee()

{

cout << "Destruct CEmployee" << endl;

if(name)

{

delete []name;

}

}

class CTeacher : public CEmployee

{

private:

char *mainCourse;

public:

CTeacher(char *n, char *course, int a);

virtual ~CTeacher(); //由于基类已定义虚析构函数，此处也可不加virtual

};

CTeacher::CTeacher(char *n, char * course, int a) : CEmployee(n,a)

{

mainCourse = new char[strlen(course)+1];

strcpy(mainCourse, course);

}

CTeacher::~CTeacher()

{

cout << "Destruct CTeacher" << endl;

if(mainCourse)

delete []mainCourse;

}

void main(void)

{

CEmployee *p[3];

p[0] = new CEmployee("Name1", 20);

p[1] = new CTeacher("Name2","C for 2 years,C++ 3 years",26);

p[2] = new CTeacher("Name3","Data structure for 2 years,C++ 3 years",30);

for(int i=0; i<3; i++)

delete p;

}

程序运行结果为：

Destruct CEmployee

Destruct CTeacher

Destruct CEmployee

Destruct CTeacher

Destruct CEmployee

若不定义为虚析构函数，程序运行结果为：

由于未调用CTeacher类析构函数，导致成员mainCourse空间未被释放

Destruct CEmployee

Destruct CEmployee

Destruct CEmployee

纯虚函数与抽象类

纯虚函数是不必定义函数体的特殊虚函数，纯虚函数的声明格式为：

virtual 函数类型 函数名（参数表）= 0；

含有纯虚函数的类称为抽象类。抽象类常常用作派生类的基类。

如果派生类继承了抽象类的纯虚函数，却没有重新定义原型相同且带函数体的虚函数，或者派生类定义了基类所没有定义的纯虚函数，则派生类仍然是抽象类，在多层派生的过程中，如果到某个派生类为止，所有纯虚函数都已全部重新定义，则该派生类就成为非抽象类。

不能定义抽象类的对象，但可以声明抽象类的指针和引用。

例 9 将例题6中CShape类的函数Draw（）声明为纯虚函数，其它类保持不变。

class CShape

{

private:

char Color[10];

public:

CShape(char *c)

{

strcpy(Color,c);

}

virtual void Draw()＝0；

void PrintColor()

{

cout << Color << endl;

}

};

不能定义CShape类的对象，但可以定义CShape类的指针

void main()

{

CShape *ps[3];

CPoint p1(10,10), p2(100,100),p3(50,50);

CLine l(p1,p2,"Green");

CCircle c(p3, 20, "Black");

ps[1] = &l;

ps[2] = &c;

for(int i=1; i<3; i++)

ps->Draw();

}

程序运行结果为：

Draw a Line from (10, 10) to (100, 100) , with color Green

Draw a Circle at center (50, 50) with radius 20 and color Black

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