C++入门学习——虚函数表介绍

时间：2015-10-22 19:41:58 阅读：278 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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多态

多态是指使用相同的函数名来访问函数不同的实现方法，可以简单概括为“一种接口，多种方法”。

C++支持编译时多态（也叫静态多态）和运行时多态（也叫动态多态），运算符重载和函数重载就是编译时多态，而派生类和虚函数实现运行时多态。

静态多态与动态多态的实质区别就是函数地址是早绑定还是晚绑定。如果函数的调用，在编译器编译期间就可以确定函数的调用地址，并生产代码，是静态多态（编译时多态），就是说地址是早绑定的。而如果函数调用的地址不能在编译器期间确定，需要在运行时才确定，这就属于晚绑定，是动态多态（运行时多态）。

这里，我们探究的是动态多态。

C++动态多态性是通过虚函数来实现的，虚函数允许子类（派生类）重新定义父类（基类）成员函数，而子类（派生类）重新定义父类（基类）虚函数的做法称为覆盖(override)，或者称为重写。

最常见的用法是：父类（基类）指针，基类指针可以指向任何子类（派生类）对象（实例），然后通过基类的指针调用实际派生类的成员函数，示例如下：

#include <iostream>using namespace std; 
class Base 
{ 
public: 
  void f(int x){ cout << "Base::f(int) " << x << endl; } 
  void f(float x){ cout << "Base::f(float) " << x << endl; }  // 必须有virtual关键字，此为虚函数  virtual void g(void){ cout << "Base::g(void)" << endl;} 
}; 
class Derive: public Base 
{ 
public: 
  // virtual关键字，可有可无，此为虚函数  virtual void g(void){ cout << "Derived::g(void)" << endl;} 
}; 

int main(void) 
{ 
  Derive d; 
  Base *pb = &d; 
  pb->f(42);     // 运行结果: Base::f(int) 42   pb->f(3.14f);  // 运行结果: Base::f(float) 3.14   pb->g();       // 运行结果: Derived::g(void)     return 0;
}

虚函数表

C++ 中的虚函数（Virtual Function）是通过一张虚函数表（Virtual Table）来实现的，简称为V-Table。每个含有虚函数的类有一张虚函数表，表中每一项是一个虚函数的地址，也就是说，虚函数表的每一项是一个虚函数的指针。没有虚函数的C++类，是不会有虚函数表的。

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下面通过一些示例简单介绍虚函数表：

#include <iostream>using namespace std; 
class Base 
{
public: 
 virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
 virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }  
 virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
 
};int main(void) 
{ 
  Base b;  
  b.f(); //"Base::f"  
  b.g(); //"Base::g"  
  b.h(); //"Base::h"    
  return 0;
}

Base的实例（即对象b）的虚函数表如下：

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注意：在上面这个图中，虚函数表的最后多加了一个结点，这是虚函数表的结束结点，就像字符串的结束符“\0”一样，其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值在不同的编译器下是不同的。

无虚函数覆盖的虚函数表

下面，再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。
假设有如下所示的一个继承关系：

#include <iostream>
using namespace std; 
class Base 
{
public:
  virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
  virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }  
  virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
 
};
class Derive:public Base
{
public:  

virtual void f1() { cout << "Derive::f1" << endl; }  
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }  
virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }    
};
int main(void) 
{ 
  Derive d; //派生类对象    
  return 0;
}

请注意，在这个继承关系中，子类没有重载任何父类的函数。那么，在派生类的实例（Derive d）中，其虚函数表如下所示：

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无虚函数覆盖的虚函数表特点如下：

1）虚函数按照其声明顺序放于表中。

2）父类（派生类）的虚函数在子类（基类）的虚函数前面。

有虚函数覆盖的虚函数表

没有覆盖父类的虚函数是毫无意义的。之所以要讲述没有覆盖的情况，主要目的是为了给一个对比。在比较之下，我们可以更加清楚地知道其内部的具体实现。

下面，我们来看一下，如果子类中有重载了父类的虚函数，会是一个什么样子？

#include <iostream>
using namespace std; 
class Base 
{
public:
  virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }  
  virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }  
  virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
 
};
class Derive:public Base
{
public: 
 //重写父类的f()虚函数  
 virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }  
 virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }  
 virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }    
 };
int main(void) 
{ 
  Base *p = NULL; 
  //父类指针  
  Base b;		
  //父类对象  
  Derive d;	
  //子类对象    
  p = &b; 
  //父类指针指向父类对象  
  p->f(); 
  //运行结果："Base::f"    
  p = &d; 
  //父类指针指向子类对象 
   p->f();
   //运行结果："Derive::f"    
   return 0;
}

为了让大家看到被继承过后的效果，在这个类的设计中，只覆盖了父类的一个虚函数：f()。那么，对于派生类的实例，其虚函数表会是下面的一个样子：

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