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c++多态实现原理

时间:2018-08-02 22:41:11      阅读:132      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:地方   vptr   晚绑定   对象类型   如何   判断   不同的   固定   相同   

C++的多态性用一句话概括就是:在基类的函数前加上virtual关键字,在派生类中重写该函数,运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。如果对象类型是派生类,就调用派生类的函数;如果对象类型是基类,就调用基类的函数

  1:用virtual关键字申明的函数叫做虚函数,虚函数肯定是类的成员函数。  

  2:存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表叫做虚表,类的对象有一个指向虚表开始的虚指针。虚表是和类对应的,虚表指针是和对象对应的。  

  3:多态性是一个接口多种实现,是面向对象的核心,分为类的多态性和函数的多态性。  

  4:多态用虚函数来实现,结合动态绑定.  

  5:纯虚函数是虚函数再加上 = 0;  

  6:抽象类是指包括至少一个纯虚函数的类。

纯虚函数:virtual void fun()=0;即抽象类!必须在子类实现这个函数,即先有名称,没有内容,在派生类实现内容。

 

实现过程:

编译器在编译的时候,发现Father类中有虚函数,此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表(即 vtable),该表是一个一维数组,在这个数组中存放每个虚函数的地址,

那么如何定位虚表呢?编译器另外还为每个对象提供了一个虚表指针(即vptr),这个指针指向了对象所属类的虚表

在程序运行时,根据对象的类型去初始化vptr,从而让vptr正确的指向所属类的虚表,从而在调用虚函数时,就能够找到正确的函数。

 

 

要注意:

1.对于虚函数调用来说,每一个对象内部都有一个虚表指针,该虚表指针被初始化为本类的虚表。所以在程序中,不管你的对象类型如何转换,但该对象内部的虚表指针是固定的,所以呢,才能实现动态的对象函数调用,这就是C++多态性实现的原理。

2.正是由于每个对象调用的虚函数都是通过虚表指针来索引的,也就决定了虚表指针的正确初始化是非常重要的,换句话说,在虚表指针没有正确初始化之前,我们不能够去调用虚函数,那么虚表指针是在什么时候,或者什么地方初始化呢?

  答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化,在构造子类对象时,要先调用父类的构造函数,此时编译器只“看到了”父类,并不知道后面是否还有继承者,它初始化父类对象的虚表指针,该虚表指针指向父类的虚表,当执行子类的构造函数时,子类对象的虚表指针被初始化,指向自身的虚表。

 

 总结(基类有虚函数的):

  1:每一个类都有虚表

  2:虚表可以继承,如果子类没有重写虚函数,那么子类虚表中仍然会有该函数的地址,只不过这个地址指向的是基类的虚函数实现,如果基类有3个虚函数,那么基类的虚表中就有三项(虚函数地址),派生类也会虚表,至少有三项,如果重写了相应的虚函数,那么虚表中的地址就会改变,指向自身的虚函数实现,如果派生类有自己的虚函数,那么虚表中就会添加该项。

  3:派生类的虚表中虚地址的排列顺序和基类的虚表中虚函数地址排列顺序相同。

  这就是c++中的多态性,当c++编译器在编译的时候,发现Father类的Say()函数是虚函数,这个时候c++就会采用晚绑定技术,也就是编译时并不确定具体调用的函数,而是在运行时,依据对象的类型来确认调用的是哪一个函数,这种能力就叫做c++的多态性,我们没有在Say()函数前加virtual关键字时,c++编译器就确定了哪个函数被调用,这叫做早期绑定。

  c++的多态性就是通过晚绑定技术来实现的。

  c++的多态性用一句话概括就是:在基类的函数前加上virtual关键字,在派生类中重写该函数,运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数,如果对象类型是派生类,就调用派生类的函数,如果对象类型是基类,就调用基类的函数。

  虚函数是在基类中定义的,目的是不确定它的派生类的具体行为,例如:

  定义一个基类:class Animal //动物,它的函数为breathe()

  再定义一个类class Fish //鱼。它的函数也为breathe()

  再定义一个类class Sheep //羊,它的函数也为breathe()

将Fish,Sheep定义成Animal的派生类,然而Fish与Sheep的breathe不一样,所以基类不能确定该如何定义breathe,所以在基类中只定义了一个virtual breathe,它是一个空的虚函数,具体的函数在子类中分别定义,程序一般运行时,找到类,如果它有基类,再找到它的基类,最后运行的是基类中的函数,这时,它在基类中找到的是virtual标识的函数,它就会再回到子类中找同名函数,派生类也叫子类,基类也叫父类,这就是虚函数的产生,和类的多态性的体现。

  这里的多态性是指类的多态性。

  函数的多态性是指一个函数被定义成多个不同参数的函数。当你调用这个函数时,就会调用不同的同名函数。

 

一般情况下(不涉及虚函数),当我们用一个指针/引用调用一个函数的时候,被调用的函数是取决于这个指针/引用的类型。

当设计到多态性的时候,采用了虚函数和动态绑定,此时的调用就不会在编译时候确定而是在运行时确定。不在单独考虑指针/引用的类型而是看指针/引用的对象的类型来判断函数的调用,根据对象中虚指针指向的虚表中的函数的地址来确定调用哪个函数

c++多态实现原理

标签:地方   vptr   晚绑定   对象类型   如何   判断   不同的   固定   相同   

原文地址:https://www.cnblogs.com/tianzeng/p/9409414.html

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