• 從基類構(gòu)造函數(shù)直接調(diào)用虛函數(shù)。（直接調(diào)用是指函數(shù)內(nèi)部直接調(diào)用虛函數(shù)）
• 從基類析構(gòu)函數(shù)直接調(diào)用虛函數(shù)。
• 從基類構(gòu)造函數(shù)間接調(diào)用虛函數(shù)。（間接調(diào)用是指函數(shù)內(nèi)部調(diào)用其他的非虛函數(shù)，其內(nèi)部直接或間接地調(diào)用了虛函數(shù)）
• 從基類析構(gòu)函數(shù)間接調(diào)用虛函數(shù)。
• 通過懸空指針調(diào)用虛函數(shù)。

注意：其中1，2編譯器會(huì)檢測(cè)到此類錯(cuò)誤。3，4，5編譯器無法檢測(cè)出此類情況，會(huì)在運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)。

（1）虛函數(shù)表vtbl

編譯器在編譯時(shí)期為每個(gè)帶虛函數(shù)的類創(chuàng)建一份虛函數(shù)表

實(shí)例化對(duì)象時(shí), 編譯器自動(dòng)將類對(duì)象的虛表指針指向這個(gè)虛函數(shù)表

（2）構(gòu)造一個(gè)派生類對(duì)象的過程

1.構(gòu)造基類部分：

• 構(gòu)造虛表指針，將實(shí)例的虛表指針指向基類的vtbl
• 構(gòu)造基類的成員變量
• 執(zhí)行基類的構(gòu)造函數(shù)函數(shù)體

2.遞歸構(gòu)造派生類部分：

• 將實(shí)例的虛表指針指向派生類vtbl
• 構(gòu)造派生類的成員變量
• 執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)體

（3）析構(gòu)一個(gè)派生類對(duì)象的過程

1.遞歸析構(gòu)派生類部分：

• 將實(shí)例的虛表指針指向派生類vtbl
• 執(zhí)行派生類的析構(gòu)函數(shù)體
• 析構(gòu)派生類的成員變量（這里的執(zhí)行函數(shù)體，析構(gòu)派生類成員變量，兩者的順序和構(gòu)造的步驟是相反的）

2.析構(gòu)基類部分：

• 將實(shí)例的虛表指針指向基類的vtbl
• 執(zhí)行基類的析構(gòu)函數(shù)函數(shù)體
• 析構(gòu)基類的成員變量

構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行函數(shù)體時(shí)，實(shí)例的虛函數(shù)表指針，指向構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)本身所屬的類的虛函數(shù)表，此時(shí)執(zhí)行的虛函數(shù)，即調(diào)用的本身的該類本身的虛函數(shù)，下面是一個(gè)【間接調(diào)用】的栗子：基類中的析構(gòu)函數(shù)中，調(diào)用純虛函數(shù)（該虛函數(shù)就在基類中定義）。

#include <iostream>
using namespace std;

class Parent {
public:
	//純虛函數(shù)
    virtual void virtualFunc() = 0;
    void helper() {
        virtualFunc();
    }
    virtual ~Parent(){
        helper();
    }
};

class Child : public Parent{
    public:
    void virtualFunc() {
        cout << "Child" << endl;
    }
    virtual ~Child(){}
};


int main() {
    Child child;
	//system("pause");
    return 0;
}

運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)：libc++abi.dylib: Pure virtual function called：

2.2 真題二

在構(gòu)造實(shí)例過程當(dāng)中一部分是初始化列表一部分是在函數(shù)體內(nèi)，你能說一下這些的順序是什么？差別是什么和this指針構(gòu)造的順序

順序：

（1）初始化列表中的先初始化。

（2）執(zhí)行函數(shù)體代碼。

• 執(zhí)行類中函數(shù)體，如執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)時(shí)，所有成員已經(jīng)初始化完畢了；
• this指針屬于對(duì)象，而對(duì)象還沒構(gòu)造完成前，若使用this指針，編譯器會(huì)無法識(shí)別。在初始化列表中顯然不能使用this指針，注意：在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)部可以使用this指針。

構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行可以分成兩個(gè)階段：

• 初始化階段：所有類類型的成員都會(huì)在初始化階段初始化，即使該成員沒有出現(xiàn)在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中。
• 計(jì)算賦值階段：一般用于執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)的賦值操作。

#include <iostream>
using namespace std;

class Test1 {
public:
    Test1(){
    	cout << "Construct Test1" << endl;
    }
	//拷貝構(gòu)造函數(shù)
    Test1& operator = (const Test1& t1) {
    	cout << "Assignment for Test1" << endl;
        this->a = t1.a;
        return *this;
    }
    int a ;
};

class Test2 {
public:
    Test1 test1;
	//Test2的構(gòu)造函數(shù)
    Test2(Test1 &t1) {
    	cout << "構(gòu)造函數(shù)體開始" << endl;
        test1 = t1 ;
        cout << "構(gòu)造函數(shù)體結(jié)束" << endl;
    }
};

int main() {
    Test1 t1;
    Test2 test(t1);
	system("pause");
    return 0;
}

分析上面的結(jié)果：

（1）第一行結(jié)果即Test t1實(shí)例化對(duì)象時(shí)，執(zhí)行Test1的構(gòu)造函數(shù)；

（2）第二行代碼，實(shí)例化Test2對(duì)象時(shí)，在執(zhí)行Test2構(gòu)造函數(shù)時(shí)，正如上面所說的，構(gòu)造函數(shù)的第一步是初始化階段：所有類類型的成員都會(huì)在初始化階段初始化，即使該成員沒有出現(xiàn)在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中。所以Test2在構(gòu)造函數(shù)體執(zhí)行之前已經(jīng)使用了Test1的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)初始化好了t1。打印出Construct Test1。

這里的拷貝構(gòu)造函數(shù)中可以使用this指針，指向當(dāng)前對(duì)象。

（3）第三四五行結(jié)果：執(zhí)行Test2的構(gòu)造函數(shù)。

2.3 真題三

初始化列表的寫法和順序有沒有什么關(guān)系？

構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中的前后位置，不影響實(shí)際標(biāo)量的初始化順序。成員初始化的順序和它們?cè)陬愔械亩x順序一致。

必須使用初始化列表的情況：數(shù)據(jù)成員是const、引用，或者屬于某種未提供默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的類類型。

2.4 真題四

在普通的函數(shù)當(dāng)中調(diào)用虛函數(shù)和在構(gòu)造函數(shù)當(dāng)中調(diào)用虛函數(shù)有什么區(qū)別？

普調(diào)函數(shù)當(dāng)中調(diào)用虛函數(shù)是希望運(yùn)行時(shí)多態(tài)。而在構(gòu)造函數(shù)當(dāng)中不應(yīng)該去調(diào)用虛函數(shù)因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)當(dāng)中調(diào)用的就是本類型當(dāng)中的虛函數(shù)，無法達(dá)到運(yùn)行時(shí)多態(tài)的作用。

2.5 真題五

成員變量，虛函數(shù)表指針的位置是怎么排布？

如果一個(gè)類帶有虛函數(shù)，那么該類實(shí)例對(duì)象的內(nèi)存布局如下：

• 首先是一個(gè)虛函數(shù)指針，
• 接下來是該類的成員變量，按照成員在類當(dāng)中聲明的順序排布，整體對(duì)象的大小由于內(nèi)存對(duì)齊會(huì)有空白補(bǔ)齊。
• 其次如果基類沒有虛函數(shù)但是子類含有虛函數(shù)：
  • 此時(shí)內(nèi)存子類對(duì)象的內(nèi)存排布也是先虛函數(shù)表指針再各個(gè)成員。

如果將子類指針轉(zhuǎn)換成基類指針此時(shí)編譯器會(huì)根據(jù)偏移做轉(zhuǎn)換。在visual studio，x64環(huán)境下測(cè)試，下面的Parent p = Child();是父類對(duì)象，由子類來實(shí)例化對(duì)象。

#include <iostream>
using namespace std;

class Parent{
public:
    int a;
    int b;
};

class Child:public Parent{
public:
    virtual void test(){}
    int c;
};

int main() {
    Child c = Child();
    Parent p = Child();
    cout << sizeof(c) << endl;//24
    cout << sizeof(p) << endl;//8

    Child* cc = new Child();
    Parent* pp = cc;
    cout << cc << endl;//0x7fbe98402a50
    cout << pp << endl;//0x7fbe98402a58
	cout << endl << "子類對(duì)象abc成員地址：" << endl;
    cout << &(cc->a) << endl;//0x7fbe98402a58
    cout << &(cc->b) << endl;//0x7fbe98402a5c
    cout << &(cc->c) << endl;//0x7fbe98402a60
	system("pause");
    return 0;
}

結(jié)果如下：

24
8
0000013AC9BA4A40
0000013AC9BA4A48

子類對(duì)象abc成員地址：
0000013AC9BA4A48
0000013AC9BA4A4C
0000013AC9BA4A50
請(qǐng)按任意鍵繼續(xù). . .

分析上面的結(jié)果：

（1）第一行24為子類對(duì)象的大小，首先是虛函數(shù)表指針8B，然后是2個(gè)繼承父類的int型數(shù)值，還有1個(gè)是該子類本身的int型數(shù)值，最后的4是填充的。

（2）第二行的8為父類對(duì)象的大小，該父類對(duì)象由子類初始化，含有2個(gè)int型成員變量。

（3）子類指針cc指向又new出來的子類對(duì)象（第三個(gè)），然后父類指針pp指向這個(gè)子類對(duì)象，這兩個(gè)指針的值：

• 父類指針pp值：0000013AC9BA4A48
• 子類指針cc值：0000013AC9BA4A40

即發(fā)現(xiàn)如之前所說的：如果將子類指針轉(zhuǎn)換成基類指針此時(shí)編譯器會(huì)根據(jù)偏移做轉(zhuǎn)換。我測(cè)試環(huán)境是64位，所以指針為8個(gè)字節(jié)。轉(zhuǎn)換之后pp和cc相差一個(gè)虛表指針的偏移。

（4）&(cc->a)的值即 0000013AC9BA4A48，和pp值是一樣的，注意前面的 0000013AC9BA4A40到0000013AC9BA4A47其實(shí)就是子類對(duì)象的虛函數(shù)表指針了。

三、小結(jié)

阿里常考的C++的問題集中在以下幾點(diǎn)：

• 虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
• 虛函數(shù)使用出現(xiàn)的問題原因
• 帶有虛函數(shù)的類對(duì)象的構(gòu)造和析構(gòu)過程
• 對(duì)象的內(nèi)存布局
• 虛函數(shù)的缺點(diǎn)：相比普通函數(shù)，虛函數(shù)調(diào)用需要2次跳轉(zhuǎn)（即需要先找到對(duì)象的虛函數(shù)表，再查找該表項(xiàng)，即虛函數(shù)指針，即真正的虛函數(shù)地址），會(huì)降低CPU緩存的命中率。運(yùn)行時(shí)綁定，編譯器不好優(yōu)化。

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!