C 虛函數(shù)詳解
01—C 虛函數(shù)探索
C 是一門面向?qū)ο笳Z言,在C 里運(yùn)行時(shí)多態(tài)是由虛函數(shù)和純虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)的,現(xiàn)在我們看下在C 中如何用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)多態(tài)。先來看一段代碼。
// virtual_function.cpp : 此文件包含 "main" 函數(shù)。程序執(zhí)行將在此處開始并結(jié)束。
//
#include?
class?Base?{
public:
????Base() {
????????std::cout?<< "Base::constructor run"?<< std::endl;
????}
????virtual?void?fun1()?{
????????std::cout?<< "Base::fun1 run"?<< std::endl;
????}
????virtual?void?fun2()?{
????????std::cout?<< "Base::fun2 run"?<< std::endl;
????}
????virtual?~Base() {
????????std::cout?<< "Base::desconstructor run"?<< std::endl;
????}
};
class?Derive?:?public?Base {
public:
????Derive() {
????????std::cout?<< "Derive::constructor run"?<< std::endl;
????}
????void?fun1()?{
????????std::cout?<< "Derive::fun1 run"?<< std::endl;
????}
????void?fun3()?{
????????std::cout?<< "Derive::fun3 run"?<< std::endl;
????}
????~Derive() {
????????std::cout?<< "Derive::desconstructor run"?<< std::endl;
????}
};
int?main()
{
????Derive* d = new?Derive();
????d->fun1();
????d->fun2();
????d->fun3();
????delete?d;
}
這段代碼編譯運(yùn)行后輸出了:Base::constructor run
Derive::constructor run
Derive::fun1 run
Base::fun2 run
Derive::fun3 run
Derive::desconstructor run
Base::desconstructor run
這段代碼里基類Base定義了虛函數(shù)fun1和fun2,派生類Derive有成員函數(shù)fun1和fun3,其中派生類覆蓋了繼承而來的基類虛函數(shù)fun1。在主函數(shù)里創(chuàng)建Derive類型對(duì)象指針d指向Derive類型對(duì)象。由于派生類Derive成員函數(shù)fun1覆蓋了基類Base成員函數(shù)fun1,因此通過d調(diào)用fun1實(shí)際調(diào)用的是派生類Derive類的成員函數(shù)fun1,而繼承而來的成員函數(shù)fun2沒有被覆蓋,則通過指針d調(diào)用fun2實(shí)際調(diào)用的是基類成員函數(shù)fun2。這里好像讓看不出虛函數(shù)有什么作用,那么我們將主函數(shù)修改如下:int?main()
{
????Base* b = new?Derive();
????b->fun1();
????b->fun2();
????delete?b;
}
在程序里我們將創(chuàng)建一個(gè)基類指針b并指向的是派生類,并且調(diào)用delete釋放內(nèi)存時(shí)使用的是基類指針b。編譯運(yùn)行輸出結(jié)果如下:Base::constructor run
Derive::constructor run
Derive::fun1 run
Base::fun2 run
Derive::desconstructor run
Base::desconstructor run
通過基類指針b調(diào)用fun1函數(shù),實(shí)際調(diào)用的是派生類Derive的成員函數(shù)fun1,由于在派生類Derive中沒有定義成員函數(shù)fun2,因此通過基類指針b調(diào)用fun2函數(shù),實(shí)際調(diào)用的依舊是基類Base的成員函數(shù)fun2。代碼里雖然我們沒有對(duì)派生類的成員函數(shù)fun1加virtual,實(shí)際上派生類的成員函數(shù)fun1是虛函數(shù)。但是對(duì)于大多數(shù)C 初學(xué)者會(huì)有2個(gè)疑問的地方。1、通過基類指針b調(diào)用fun1函數(shù),實(shí)際調(diào)用的是派生類的成員函數(shù)fun1。2、通過delete釋放內(nèi)存使用的是基類指針b,會(huì)調(diào)用派生類析構(gòu)函數(shù)和基類析構(gòu)函數(shù),成功釋放內(nèi)存,不會(huì)存在內(nèi)存泄露問題。帶有虛函數(shù)的類稱為虛基類,子類繼承虛基類。在C 中虛基類有一個(gè)虛函數(shù)表指針保存虛函數(shù)表地址,而虛函數(shù)表保存函數(shù)地址,虛函數(shù)表并不在虛基類里,但是虛函數(shù)表指針在虛基類里,子類繼承虛基類,子類也就有了虛函數(shù)表指針。那么C 是如何通過虛函數(shù)表和虛函數(shù)表指針實(shí)現(xiàn)多態(tài)呢?打開VS2019,并用管理員身份運(yùn)行"2019開發(fā)人員命令提示符"工具,如下圖所示:輸入:cl /d1 reportSingleClassLayoutXXX ?[filename],XXX表示類名,[filename]表示類所在的.cpp文件路徑。這里我輸入源文件的派生類名和源文件路徑,回車輸出如下:從輸出可以看出派生類從基類繼承了虛函數(shù)表指針vfptr,且占用字節(jié)數(shù)大小是4字節(jié),剛好就是一個(gè)指針占用字節(jié)數(shù)。虛函數(shù)表vftable里保存了派生類成員函數(shù)fun1,基類成員函數(shù)fun2的地址,由于派生類成員函數(shù)fun3不是虛函數(shù),因此虛函數(shù)表里沒有fun3的地址。看到這里我們就明白了,通過基類指針b調(diào)用fun1的過程:通過虛函數(shù)表指針vfptr找到虛函數(shù)表vftable,再通過虛函數(shù)表找到派生類成員函數(shù)fun1的地址,調(diào)用派生類成員函數(shù)fun1。而通過基類指針b調(diào)用fun2的過程則是:通過虛函數(shù)表指針vfptr找到虛函數(shù)表vftable,再通過虛函數(shù)表找到基類成員函數(shù)fun2的地址,調(diào)用基類成員函數(shù)fun2??吹竭@里,第一個(gè)疑問已經(jīng)解開了,關(guān)鍵在于虛函數(shù)表指針和虛函數(shù)表。在C 中有虛函數(shù)的類,其析構(gòu)函數(shù)默認(rèn)是虛析構(gòu)函數(shù),只要是虛函數(shù)就會(huì)在虛函數(shù)表里有相應(yīng)的函數(shù)地址,因此派生類里的虛函數(shù)表指針vfptr指向的虛函數(shù)表vftable必然保存著派生類析構(gòu)函數(shù)的地址,類的析構(gòu)過程:從繼承鏈的最底端到最頂端依次調(diào)用析構(gòu)函數(shù),因此delete b調(diào)用過程:通過虛函數(shù)表指針vfptr找到虛函數(shù)表vftable,再通過虛函數(shù)表找到派生類析構(gòu)函數(shù)地址,調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。版權(quán)申明:內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò),版權(quán)歸原創(chuàng)者所有。除非無法確認(rèn),我們都會(huì)標(biāo)明作者及出處,如有侵權(quán)煩請(qǐng)告知,我們會(huì)立即刪除并表示歉意。謝謝!