虛函式的作用?用處?何處體現多型?

2021-06-17 15:57:34 字數 2355 閱讀 7738

虛函式聯絡到多型,多型聯絡到繼承。所以本文中都是在繼承層次上做文章。沒了繼承,什麼都沒得談。

下面是對c++的虛函式這玩意兒的理解。

一, 什麼是虛函式(如果不知道虛函式為何物,但有急切的想知道,那你就應該從這裡開始)

簡單地說,那些被virtual關鍵字修飾的成員函式,就是虛函式。虛函式的作用,用專業術語來解釋就是實現多型性(polymorphism),多型性是將介面與實現進行分離;用形象的語言來解釋就是實現以共同的方法,但因個體差異而採用不同的策略。下面來看一段簡單的**

class a

執行一下看看結果,喲呵,驀然回首,結果卻是兩個this is a。問題來了,p2明明指向的是class b的物件但卻是呼叫的class a的print()函式,這不是我們所期望的結果,那麼解決這個問題就需要用到虛函式

class a

用vc或dev-c++編譯執行一下,看看結果是不是輸出3,如果不是,那麼太陽明天肯定是從西邊出來。現在一步一步開始分析

void (*fun)(a*); 這段定義了乙個函式指標名字叫做fun,而且有乙個a*型別的引數,這個函式指標待會兒用來儲存從vtbl裡取出的函式位址

a* p=new b; new b是向記憶體(記憶體分5個區:全域性名字空間,自由儲存區,暫存器,**空間,棧)自由儲存區申請乙個記憶體單元的位址然後隱式地儲存在乙個指標中.然後把這個位址附值給a型別的指標p.

. long lvptraddr; 這個long型別的變數待會兒用來儲存vptr的值

memcpy(&lvptraddr,p,4); 前面說了,他們的例項物件裡只有vptr指標,所以我們就放心大膽地把p所指的4bytes記憶體裡的東西複製到lvptraddr中,所以複製出來的4bytes內容就是vptr的值,即vtbl的位址

現在有了vtbl的位址了,那麼我們現在就取出vtbl第乙個slot裡的內容

memcpy(&fun,reinterpret_cast(lvptraddr),4); 取出vtbl第乙個slot裡的內容,並存放在函式指標fun裡。需要注意的是lvptraddr裡面是vtbl的位址,但lvptraddr不是指標,所以我們要把它先轉變成指標型別

fun(p); 這裡就呼叫了剛才取出的函式位址裡的函式,也就是呼叫了b::fun()這個函式,也許你發現了為什麼會有引數p,其實類成員函式呼叫時,會有個this指標,這個p就是那個this指標,只是在一般的呼叫中編譯器自動幫你處理了而已,而在這裡則需要自己處理。

delete p;和system("pause"); 這個我不太了解,算了,不解釋這個了

如果呼叫b::fun2()怎麼辦?那就取出vtbl的第二個slot裡的值就行了

memcpy(&fun,reinterpret_cast(lvptraddr+4),4); 為什麼是加4呢?因為乙個指標的長度是4bytes,所以加4。或者memcpy(&fun,reinterpret_cast(lvptraddr)+1,4); 這更符合陣列的用法,因為lvptraddr被轉成了long*型別,所以+1就是往後移sizeof(long)的長度

三, 以一段**開始

#includeusing namespace std;

class a

你能估算出輸出結果嗎?如果你估算出的結果是a::fun和a::fun2,呵呵,恭喜恭喜,你中圈套了。其實真正的結果是b::fun和b::fun2,如果你想不通就接著往下看。給個提示,&a::fun和&a::fun2是真正獲得了虛函式的位址嗎?

首先我們回到第二部分,通過段實作**,得到乙個「通用」的獲得虛函式位址的方法

#includeusing namespace std;

//將上面「虛函式示例**2」新增在這裡

void callvirtualfun(void* pthis,int index=0)

int main()

現在我們擁有乙個「通用」的callvirtualfun方法。

這個通用方法和第三部分開始處的**有何聯絡呢?聯絡很大。由於a::fun()和a::fun2()是虛函式,所以&a::fun和&a::fun2獲得的不是函式的位址,而是一段間接獲得虛函式位址的一段**的位址,我們形象地把這段**看作那段callvirtualfun。編譯器在編譯時,會提供類似於callvirtualfun這樣的**,當你呼叫虛函式時,其實就是先呼叫的那段類似callvirtualfun的**,通過這段**,獲得虛函式位址後,最後呼叫虛函式,這樣就真正保證了多型性。同時大家都說虛函式的效率低,其原因就是,在呼叫虛函式之前,還呼叫了獲得虛函式位址的**。

最後的說明:本文的**可以用vc6和dev-c++4.9.8.0通過編譯,且執行無問題。其他的編譯器小弟不敢保證。其中,裡面的模擬方法只能看成模型,因為不同的編譯器的低層實現是不同的。例如this指標,dev-c++的gcc就是通過壓棧,當作引數傳遞,而vc的編譯器則通過取出位址儲存在ecx中。所以這些模擬方法不能當作具體實現

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