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C++ 多态、虚函数机制以及虚函数表

2024-08-27 07:21:14   218人阅读

1.非virtual函数，调用规则取决于对象的显式类型。例如

A* a  = new B();

a->display();

调用的就是A类中定义的display()。和对象本体是B无关系。

 

2.virtual函数，具体调用哪个版本，取决于虚函数表。例如

A* a = new B();

a->v_display();

这个时候，对象a就需要查找自身的虚函数表，表中的v_display()是一个函数指针，可能指向不同类中的对应的v_display函数并调用对应版本的v_display。一般而言，如果B重写了v_display(),那么会调用B的v_display()，如果没有会调用A的display();

 

3.纯虚函数。结合2分析，纯虚函数在父类是没有定义的，如果子类继承后仍然不重写并定义对应的纯虚函数，那么子类也是抽象类，无法初始化对象，直到有一个类定义了这个虚函数。

这个类才可以初始化对象。并在这个对象上维护这个函数的虚函数表相关数据。

 

关于虚函数表：

一般存储在一个对象的固定的地址，我们甚至可以通过虚函数表来直接调用某些虚函数。

例如：

A* a = new B();

a就是对象a的地址

将a的地址强制转化成int型指针 (int*)a ，也就是理想化将对象看成int型数组，（因为对象的所有数据是按照类似数组规则的相邻地址块存储的，所以将a转化成int*就好比将一个对象转化成了一组int，每个int其实都是一个地址。）

而上述这些地址中每个地址存储的东西是什么呢？别的不知道，第一个存储的就是虚函数表，里边又是一组地址！我们将第一个地址解引用：

*(int*)(a)

然后得到了一个存储虚函数表指针的首地址，然后再将其强转成int*，这样虚函数表的第一个地址我们也得到了，那就是

(int*)*(int*)(a)

这个地址可以像int[] 一样计算 ，如果+1 就可以获得虚函数表的下一个函数。但是毕竟得到的都是每个函数的地址，所以我们还需要将它解引用：

*(int*)*(int*)(a) 这样就获得真实的函数指针了！到这里就简单了，假如我们调用的函数是void（void）类型的，我们创建一个函数指针类型：

typedef void(*Fun)(void)

这样如果上边从虚函数表中获得的函数指针也是void(void)类型的，我们就可以将其强转为对应的函数指针类型

即

Fun vfun = (Fun)*(int*)*(int*)(a);

vfun();

哦卖萧的。。。。。。

我这里有一组测试代码：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

typedef void(*Fun)(void);

class A
{
private :
    string s;
public :
    virtual void display();
    virtual void v_display();
    virtual void v_0_display() const = 0;
};

class B : public A
{
public:
    void display();
    //void v_display();
    void v_0_display () const;
};

void A::display()
{
    cout << "A::display" << endl;
}

void A::v_display()
{
    cout << "A::v_display" << endl;
}

void B::display()
{
    cout << "B::display" << endl;
}

//void B::v_display()
//{
//    cout << "B::v_display" << endl;
//}

void B::v_0_display() const
{
    cout << "B::v_0_display" << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    A* a = new B();
    B* b = new B();

    Fun vfun = NULL;
    vfun = (Fun)*((int*)*((int*)(a))+0);
    cout << "the address the first virtual function is" << (int*)*((int*)(a) + 0) << endl;
    cout << "------------virtual table-------------" << endl;
    vfun();
    vfun = (Fun)*((int*)*((int*)(a))+1);
    vfun();
    vfun = (Fun)*((int*)*((int*)(a)) + 2);
    vfun();
    cout << "--------------------------------------" << endl;

    a->display();
    a->v_display();
    a->v_0_display();
    ((B*)(a))->display();
    ((B*)(a))->v_display();
    ((B*)(a))->v_0_display();
    b->display();
    b->v_display();
    b->v_0_display();
    ((A*)(b))->display();
    ((A*)(b))->v_display();
    ((A*)(b))->v_0_display();

    system("pause");
}

打印结果为：

the address the first virtual function is002FDC94
------------virtual table-------------
B::display
A::v_display
B::v_0_display
--------------------------------------
B::display
A::v_display
B::v_0_display
B::display
A::v_display
B::v_0_display
B::display
A::v_display
B::v_0_display
B::display
A::v_display
B::v_0_display
请按任意键继续. . .

 

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