C++ 虚函数表
C++中的虛函數的作用主要是實現了多態的機制。關于多態,簡而言之就是用父類型別的指針指向其子類的實例,然后通過父類的指針調用實際子類的成員函數。這種技術可以讓父類的指針有“多種形態”,這是一種泛型技術。所謂泛型技術,說白了就是試圖使用不變的代碼來實現可變的算法。比如:模板技術,RTTI技術,虛函數技術,要么是試圖做到在編譯時決議,要么試圖做到運行時決議。
虛函數表
對C++ 了解的人都應該知道虛函數(Virtual Function)是通過一張虛函數表(Virtual Table)來實現的。簡稱為V-Table。 在這個表中,主是要一個類的虛函數的地址表,這張表解決了繼承、覆蓋的問題,保證其容真實反應實際的函數。這樣,在有虛函數的類的實例中這個表被分配在了 這個實例的內存中,所以,當我們用父類的指針來操作一個子類的時候,這張虛函數表就顯得由為重要了,它就像一個地圖一樣,指明了實際所應該調用的函數。
這里我們著重看一下這張虛函數表。在C++的標準規格說明書中說到,編譯器必需要保證虛函數表的指針存在于對象實例中最前面的位置(這是為了保證正確取到虛函數的偏移量)。 這意味著我們通過對象實例的地址得到這張虛函數表,然后就可以遍歷其中函數指針,并調用相應的函數。
聽我扯了那么多,我可以感覺出來你現在可能比以前更加暈頭轉向了。 下面就是實際的例子,相信聰明的你一看就明白了。
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V-Table #include?<iostream>using?namespace?std;
class?Base?{
public:
virtual?void?f()?{?cout?<<?"Base::f"?<<?endl;?}
virtual?void?g()?{?cout?<<?"Base::g"?<<?endl;?}
virtual?void?h()?{?cout?<<?"Base::h"?<<?endl;?}
};
void?main()
{
typedef?void(*Fun)(void);
Base?b;
Fun?pFun?=?NULL;
cout?<<?"V-Table?address:"?<<?(int*)(&b)?<<?endl;
cout?<<?"?The?first?function?address?of?the?V-Table?is?:"?<<?(int*)*(int*)(&b)?<<?endl;
//?Invoke?the?first?virtual?function
pFun?=?(Fun)*((int*)*(int*)(&b));
pFun();
}
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輸出結果是:
V-Table?address: 001EF7D0
The?first?function?address?of?the?V-Table?is?: 00257850
Base::f
通過這個示例,我們可以看到,我們可以通過強行把&b轉成int *,取得虛函數表的地址,然后,再次取址就可以得到第一個虛函數的地址了,也就是Base::f(),這在上面的程序中得到了驗證(把int* 強制轉成了函數指針)。通過這個示例,我們就可以知道如果要調用Base::g()和Base::h(),其代碼如下:
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1?(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0);?//?Base::f()2?
3?(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1);?//?Base::g()
4?
5?(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2);?//?Base::h()
6?
7?
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這時用一個圖來解釋就更容易理解了.
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注意:在上面這個圖中,我在虛函數表的最后多加了一個結點,這是虛函數表的結束結點,就像字符串的結束符“\0”一樣,其標志了虛函數表的結束。這個結束標志的值在不同的編譯器下是不同的。在WinXP+VS2003下,這個值是0。而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下,這個值是如果1,表示還有下一個虛函數表,如果值是0,表示是最后一個虛函數表[沒有驗證]。
下面,我將分別說明“無覆蓋”和“有覆蓋”時的虛函數表的樣子。沒有覆蓋父類的虛函數是毫無意義的。我之所以要講述沒有覆蓋的情況,主要目的是為了給一個對比。在比較之下,我們可以更加清楚地知道其內部的具體實現。
一般繼承(無虛函數覆蓋)
下面,再讓我們來看看繼承時的虛函數表是什么樣的。假設有如下所示的一個繼承關系:
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注意,在這個繼承關系中,子類沒有重載任何父類的函數。那么,在派生類的實例中,其虛函數表如下所示:對于實例:Derive d; 的虛函數表如下:
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我們可以看到下面幾點:
1)虛函數按照其聲明順序放于表中。
2)父類的虛函數在子類的虛函數前面。
我相信聰明的你一定可以參考前面的那個程序,來編寫一段程序來驗證。
一般繼承(有虛函數覆蓋)
覆蓋父類的虛函數是很顯然的事情,不然,虛函數就變得毫無意義。下面,我們來看一下,如果子類中有虛函數重載了父類的虛函數,會是一個什么樣子?假設,我們有下面這樣的一個繼承關系。
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為了讓大家看到被繼承過后的效果,在這個類的設計中,我只覆蓋了父類的一個函數:f()。那么,對于派生類的實例,其虛函數表會是下面的一個樣子:
我們從表中可以看到下面幾點,
1)覆蓋的f()函數被放到了虛表中原來父類虛函數的位置。
2)沒有被覆蓋的函數依舊。
這樣,我們就可以看到對于下面這樣的程序,
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的內存中的虛函數表的f()的位置已經被Derive::f()函數地址所取代,于是在實際調用發生時,是Derive::f()被調用了。這就實現了多態。
多重繼承(無虛函數覆蓋)
下面,再讓我們來看看多重繼承中的情況,假設有下面這樣一個類的繼承關系。注意:子類并沒有覆蓋父類的函數。
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對于子類實例中的虛函數表,是下面這個樣子:
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http://hi.baidu.com/77185834/blog/item/ed4819c44a8642ce39db49ec.html
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http://www.cppblog.com/zhangyq/archive/2009/06/13/87597.html
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轉載于:https://www.cnblogs.com/whyandinside/archive/2010/01/03/1638216.html
總結
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