C 虛函式表解析 1

2021-05-23 13:42:59 字數 3257 閱讀 3369

c++

中的虛函式的作用主要是實現了多型的機制。關於多型,簡而言之就是用父型別別的指標指向其子類的例項,然後通過父類的指標呼叫實際子類的成員函式。這種技術可以讓父類的指標有

「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**來實現可變的演算法。比如:模板技術,

rtti

技術,虛函式技術,要麼是試圖做到在編譯時決議,要麼試圖做到執行時決議。

關於虛函式的使用方法,我在這裡不做過多的闡述。大家可以看看相關的

c++的書籍。在這篇文章中,我只想從虛函式的實現機制上面為大家

乙個清晰的剖析。

當然,相同的文章在網上也出現過一些了,但我總感覺這些文章不是很容易閱讀,大段大段的**,沒有,沒有詳細的說明,沒有比較,沒有舉一反三。不利於學習和閱讀,所以這是我想寫下這篇文章的原因。也希望大家多給我提意見。

言歸正傳,讓我們一起進入虛函式的世界。

對c++

了解的人都應該知道虛函式(

virtual function

)是通過一張虛函式表(

virtual table

)來實現的。簡稱為

v-table

。在這個表中,主是要乙個類的虛函式的位址表,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式。這樣,在有虛函式的類的例項中這個表被分配在了

這個例項的記憶體中,所以,當我們用父類的指標來操作乙個子類的時候,這張虛函式表就顯得由為重要了,它就像乙個地圖一樣,指明了實際所應該呼叫的函式。

這裡我們著重看一下這張虛函式表。在

c++的標準規格說明書中說到,編譯器必需要保證虛函式表的指標存在於物件例項中最前面的位置(這是為了保證正確取到虛函式的偏移量)。

這意味著我們通過物件例項的位址得到這張虛函式表,然後就可以遍歷其中函式指標,並呼叫相應的函式。

聽我扯了那麼多,我可以感覺出來你現在可能比以前更加暈頭轉向了。

沒關係,下面就是實際的例子,相信聰明的你一看就明白了。

假設我們有這樣的乙個類:

class base

virtual void g()

virtual void h()

}; 按照上面的說法,我們可以通過

base

的例項來得到虛函式表。

下面是實際例程:

typedef void(*fun)(void);

base b;

fun pfun = null;

cout << "

" << (int*)(&b) << endl;

cout << "

虛函式表

— " << (int*)*(int*)(&b) << endl;

// invoke the first virtual function

pfun = (fun)*((int*)*(int*)(&b));

pfun();

實際執行經果如下:

(windows xp+vs2003, linux 2.6.22 + gcc 4.1.3)

0012fed4

虛函式表

— 0044f

148

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 *

,取得虛函式表的位址,然後,再次取址就可以得到第乙個虛函式的位址了,也就是

base::f()

,這在上面的程式中得到了驗證(把

int*

強制轉成了函式指標)。通過這個示例,我們就可以知道如果要呼叫

base::g()

和base::h()

,其**如下:

(fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // base::f()

(fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // base::g()

(fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // base::h()

這個時候你應該懂了吧。什麼?還是有點暈。也是,這樣的**看著太亂了。沒問題,讓我畫個**釋一下。如下所示:

注意:在上面這個圖中,我在虛函式表的最後多加了乙個結點,這是虛函式表的結束結點,就像字串的結束符

「/0」

一樣,其標誌了虛函式表的結束。這個結束標誌的值在不同的編譯器下是不同的。在

winxp+vs2003

下,這個值是

null

。而在ubuntu 7.10 + linux 2.6.22 + gcc 4.1.3

下,這個值是如果

1,表示還有下乙個虛函式表,如果值是

0,表示是最後乙個虛函式表。

下面,我將分別說明

「無覆蓋」和

「有覆蓋

」時的虛函式表的樣子。沒有覆蓋父類的虛函式是毫無意義的。我之所以要講述沒有覆蓋的情況,主要目的是為了給乙個對比。在比較之下,我們可以更加清楚地知道其內部的具體實現。

下面,再讓我們來看看繼承時的虛函式表是什麼樣的。假設有如下所示的乙個繼承關係:

請注意,在這個繼承關係中,子類沒有過載任何父類的函式。那麼,在派生類的例項中,其虛函式表如下所示:

對於例項:

derive d;

的虛函式表如下:

我們可以看到下面幾點: 1

)虛函式按照其宣告順序放於表中。 2

)父類的虛函式在子類的虛函式前面。

我相信聰明的你一定可以參考前面的那個程式,來編寫一段程式來驗證。

覆蓋父類的虛函式是很顯然的事情,不然,虛函式就變得毫無意義。下面,我們來看一下,如果子類中有虛函式過載了父類的虛函式,會是乙個什麼樣子?假設,我們有下面這樣的乙個繼承關係。

為了讓大家看到被繼承過後的效果,在這個類的設計中,我只覆蓋了父類的乙個函式:

f()。那麼,對於派生類的例項,其虛函式表會是下面的乙個樣子:

我們從表中可以看到下面幾點, 1

)覆蓋的

f()函式被放到了虛表中原來父類虛函式的位置。 2

)沒有被覆蓋的函式依舊。

這樣,我們就可以看到對於下面這樣的程式,

base *b = new derive();

b->f(); 由

b所指的記憶體中的虛函式表的

f()的位置已經被

derive::f()

函式位址所取代,於是在實際呼叫發生時,是

derive::f()

被呼叫了。這就實現了多型。

下接c++虛函式表解析(2)http://blog.csdn.net/penzo/archive/2010/11/12/6004300.aspx

C 虛函式表解析

前言 c 中的虛函式的作用主要是實現了多型的機制。關於多型,簡而言之就是用父型別別的指標指向其子類的例項,然後通過父類的指標呼叫實際子類的成員函式。這種技術可以讓父類的指標有 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 來實現可變的演算法。比如 模板技術,rtti技術,虛函式...

C 虛函式表解析

c 中的虛函式的作用主要是實現了多型的機制。關於多型,簡而言之就是用父型別別的指標指向其子類的例項,然後通過父類的指標呼叫實際子類的成員函式。這種技術可以讓父類的指標有 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 來實現可變的演算法。比如 模板技術,rtti技術,虛函式技術,...

C 虛函式表解析

今天我做的筆記 c 中的虛函式的作用主要是實現了多型的機制。關於多型,簡而言之就是用父型別別的指標指向其子類的例項,然後通過父類的指標呼叫實際子類的成員函式。這種技術可以讓父類的指標有 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 來實現可變的演算法。比如 模板技術,rtti技...