虛函數(shù)表-C++多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理解析

更新時(shí)間：2021年02月01日 08:41:45 作者：sherlock_lin

這篇文章主要介紹了虛函數(shù)表-C++多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理,本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

1、說明

我們都知道多態(tài)指的是父類的指針在運(yùn)行中指向子類，那么它的實(shí)現(xiàn)原理是什么呢？答案是虛函數(shù)表

在 關(guān)于virtual 一文中，我們?cè)敿?xì)了解了C++多態(tài)的使用方式，我們知道沒有 virtual 關(guān)鍵子就沒法使用多態(tài)

2、虛函數(shù)表

我們看一下下面的代碼

class A
{
public:
  int i;
  virtual void func() { cout << "A func" << endl; }
  virtual void func2() { cout << "A func2" << endl; }
  void func3() { cout << "A func3" << endl; }
};
class B : public A
{
  int j;
  void func() { cout << "B func" << endl; }
  void func3() { cout << "B func3" << endl; }
};
int main()
{
  cout << sizeof(A) << ", " << sizeof(B); //輸出 8,12
  return 0;
}

在32位編譯模式下，程序的運(yùn)行結(jié)果是：8,12

但是如果把代碼中的 virtual 刪掉，則程序的運(yùn)行結(jié)果為：4,8

可以發(fā)現(xiàn)，有了虛函數(shù)之后，類所占的存儲(chǔ)空間比沒有虛函數(shù)多了4個(gè)字節(jié)，這個(gè)4個(gè)字節(jié)就是實(shí)現(xiàn)多態(tài)的關(guān)鍵 -- 位于對(duì)象存儲(chǔ)空間的最前端的指針，存放的是虛函數(shù)表的地址，這個(gè)是由編譯器實(shí)現(xiàn)的

每個(gè)帶有虛函數(shù)的類（包括其子類）都有虛函數(shù)表

虛函數(shù)表中存放著虛函數(shù)的地址，注意是虛函數(shù)的地址，非虛函數(shù)不在此列

虛函數(shù)表是編譯器實(shí)現(xiàn)的，程序運(yùn)行時(shí)被載入內(nèi)存，一個(gè)類的虛函數(shù)表中列出了該類的全部虛函數(shù)地址。

例如，上面代碼中，類A的對(duì)象的存儲(chǔ)空間以及虛函數(shù)表如圖所示：

類B的對(duì)象的存儲(chǔ)空間以及虛函數(shù)表，如下圖所示：

多態(tài)的函數(shù)調(diào)用語句被編譯成根據(jù)基類指針?biāo)赶虻膶?duì)象中存放的虛函數(shù)表的地址，在虛函數(shù)表中查找虛函數(shù)地址，并調(diào)用虛函數(shù)的一系列指令

3、代碼示例

在上面代碼的基礎(chǔ)上

A* p = new B();
p->func();	//B func
p->func3();	//A func3
p->func2();	//A func

第二行代碼執(zhí)行如下：

取出 p 指針?biāo)赶虻奈恢玫那?個(gè)字節(jié)，即對(duì)象所屬的類（類B）的虛函數(shù)表的地址（64位編譯模式下是8個(gè)字節(jié)）；
根據(jù)虛函數(shù)表的地址找到虛函數(shù)表，并在虛函數(shù)表中查找要調(diào)用的虛函數(shù)地址；
調(diào)用虛函數(shù)；

到此，我們應(yīng)該不難理解，上面第二行和第三行代碼執(zhí)行的分別是類A和類B的方法

執(zhí)行 p->func(); 找的是類B虛函數(shù)表中 func() 地址，因?yàn)轭怋重寫了，所以保存的是類B的func()地址

而執(zhí)行 p->func3(); 的時(shí)候，發(fā)現(xiàn) func3() 不是虛函數(shù)，所以并沒有找虛函數(shù)列表，而是直接調(diào)用的p（類A類型）的方法

同樣的，執(zhí)行 p->func2(); 的時(shí)候，找的也是類B的虛函數(shù)表，因?yàn)轭怋沒有重寫 func2，所以存的是類A的虛函數(shù) func2() 的地址，所以執(zhí)行了類A的 func2() 方法

到此這篇關(guān)于虛函數(shù)表-C++多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++虛函數(shù)表實(shí)現(xiàn)多態(tài)原理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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