一、虚函数是这么实现的
解析:
简单的说,虚函数是通过虚函数表实现的,那么什么是虚函数表呢?
事实上,如果一个类中含有虚函数表,则系统会为这个类分配一个指针成员指向一张虚函数表(vtbl),表中每一项指向一个虚函数的地址,实际上就是一个函数指针的数组。为了说明虚函数表,请看程序:
class Parent { public: virtual void foo1() {} virtual void foo2() {} void foo3(); }; class Child1 : public Parent { public: void foo1() {} void foo3(); }; class Child2 : public Parent { public: void foo1() {} void foo2() {} void foo3(); };
下面列出了各个类的虚函数表
Parent类的vtbl:Parent::foo1()的地址、Parent::foo2()。
Child1类的vtbl:Child1::foo1()的地址、Parent::foo2()。
Child2类的vtbl:Child2::foo1()的地址、Child2::foo2()。
可以看出,虚函数表既有继承性,又有多态性。每个派生类的vtbl继承了它各个基类的vtbl,如果基类vtbl中包含某一项,则其派生类的vtbl中也包含同样一项,但是两项的值可能不同。如果派生类覆盖(override)了该项对应的虚函数,则派生类vtbl的该项指向重载后的虚函数,如果没有重载的话,则沿用基类的值。
在类对象的内存布局中,首先是vtbl指针,然后才是对象的数据。在通过对象指针调用一个虚函数时,编译器生成的代码将先获取对象类的vtbl指针,然后调用vtbl中对应的项。对于通过对象调用指针的情况,在编译期间无法确定指针指向的是基类对象还是派生类对象,或者是哪个派生类对象。但是在运行期间执行到调用语句时,这一点已经确定,编译后的调用代码能够根据具体对象获取正确的vtbl,调用正确的虚函数,从而实现多态性。
分析一下这里的思想所在,问题的实质是这样,对于发出虚函数调用的这个对象指针,在编译期间缺乏更多的信息,而在运行期间具备足够的信息,但那时已不再进行绑定了,怎么在二者之间做一个过渡呢?把绑定所需的信息用一种通用的数据结构记录下来,该数据结构可以同对象指针相联系,在编译时只需要使用这个数据结构进行抽象的绑定,而在运行期间将会得到真正的绑定。这个数据结构就是vtbl。可以看到,实现用户所需的抽象和多态需要进行后绑定,而编译器又是通过抽象和多态实现后绑定的。
二、构造函数调用虚函数
#include <iostream> using namespace std; class A
{
public: A() { doSth(); } //构造函数调用虚函数 virtual void doSth() { printf("I am A"); }
}; class B : public A
{
public: virtual void doSth() { printf("I am B"); }
}; int main()
{ B b; return 0;
执行结果是什么?为什么?
在构造函数中,虚拟机制不会发生作用,因为基类的构造函数在派生类构造函数之前执行,当基类构造函数执行时,派生类数据成员还没有被初始化。如果基类构造函数期间调用的虚函数向下匹配到派生类,派生类的函数理所应当会涉及本地数据成员,但是那些数据成员还没有被初始化,而调用涉及一个对象还没有被初始化的部分自然是危险的,所以c++会提示此路不通。因此,虚函数不会向下匹配到派生类,而是直接执行基类的函数。
结果:
- I am A