文档章节

C++学习笔记——虚函数

ancient_wind
 ancient_wind
发布于 2015/05/13 10:48
字数 1795
阅读 315
收藏 7

基本概念

虚函数在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数用法格式为:

virtual 函数返回类型 函数名(参数表) {函数体};

C++中用它来实现多态性,通过指向派生类基类指针或引用,访问派生类中同名覆盖成员函数

虚函数实现机制

虚函数是如何做到因对象的不同而调用其相应的函数的呢?

现在我们就来剖析虚函数。我们先定义两个类

class A{//虚函数示例代码
public:
virtual voidfun(){cout<<1<<endl;}
virtual voidfun2(){cout<<2<<endl;}
};

class B : public A{
public:
void fun(){cout<<3<<endl;}
void fun2(){cout<<4<<endl;}
};

由于这两个类中有虚函数存在,所以编译器就会为他们两个分别插入一段你不知道的数据,并为他们分别创建一个表。那段数据叫做vptr指针,指向那个表。那个表叫做vtbl。

每个类都有自己的vtbl,vtbl的作用就是保存自己类中虚函数的地址,我们可以把vtbl形象地看成一个数组,这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址,请看图

通过左图,可以看到这两个vtbl分别为class A和class B服务。现在有了这个模型之后,我们来分析下面的代码

A *p=new A;

p->fun();

毫无疑问,调用了A::fun(),但是A::fun()是如何被调用的呢?它像普通函数那样直接跳转到函数的代码处吗?

No,其实是这样的,首先是取出vptr的值,这个值就是vtbl的地址,再根据这个值来到vtbl这里,由于调用的函数A::fun()是第一个虚函数,所以取出vtbl第一个slot里的值,这个值就是A::fun()的地址了,最后调用这个函数。现在我们可以看出来了,只要vptr不同,指向的vtbl就不同,而不同的vtbl里装着对应类的虚函数地址,所以这样虚函数就可以完成它的任务。

而对于class A和class B来说,他们的vptr指针存放在何处呢?其实这个指针就放在他们各自的实例对象里。由于class A和class B都没有数据成员,所以他们的实例对象里就只有一个vptr指针。通过上面的分析,现在我们来实作一段代码,来描述这个带有虚函数的类的简单模型。

#include<iostream>
using namespace std;
//将上面“虚函数示例代码”添加在这里
int main(){
void(*fun)(A*);
A *p=new B;
long lVptrAddr;
memcpy(&lVptrAddr,p,4);
memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr),4);
fun(p);
delete p;
system("pause");
return 0;
}

用VC或Dev-C++编译运行一下,看看结果:输出3。

现在一步一步开始分析:

void (*fun)(A*); 这段定义了一个函数指针名字叫做fun,而且有一个A*类型的参数,这个函数指针待会儿用来保存从vtbl里取出的函数地址;

A* p=new B; new B是向内存(内存分5个区:全局名字空间,自由存储区,寄存器,代码空间,栈)自由存储区申请一个内存单元的地址然后隐式地保存在一个指针中,然后把这个地址赋值给A类型的指针P;

long lVptrAddr; 这个long类型的变量待会儿用来保存vptr的值;

memcpy(&lVptrAddr,p,4); 前面说了,他们的实例对象里只有vptr指针,所以我们就放心大胆地把p所指的4bytes内存里的东西复制到lVptrAddr中,所以复制出来的4bytes内容就是vptr的值,即vtbl的地址;

现在有了vtbl的地址了,那么我们现在就取出vtbl第一个slot里的内容;

memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr),4); 取出vtbl第一个slot里的内容,并存放在函数指针fun里。

需要注意的是lVptrAddr里面是vtbl的地址,但lVptrAddr不是指针,所以我们要把它先转变成指针类型fun(p); 这里就调用了刚才取出的函数地址里的函数,也就是调用了B::fun()这个函数,也许你发现了为什么会有参数p,其实类成员函数调用时,会有个this指针,这个p就是那个this指针,只是在一般的调用中编译器自动帮你处理了而已,而在这里则需要自己处理。

delete p; 释放由p指向的自由空间;

system("pause"); 屏幕暂停;

如果调用B::fun2()怎么办?那就取出vtbl的第二个slot里的值就行了

memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr+4),4); 为什么是加4呢?因为一个指针的长度是4bytes,所以加4。或者memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr)+1,4); 这更符合数组的用法,因为lVptrAddr被转成了long*型别,所以+1就是往后移sizeof(long)的长度

定义虚函数的限制

(1)非类的成员函数不能定义为虚函数,类的成员函数中静态成员函数和构造函数也不能定义为虚函数,但可以将析构函数定义为虚函数。实际上,优秀的程序员常常把基类析构函数定义为虚函数。因为,将基类析构函数定义为虚函数后,当利用delete删除一个指向派生类定义的对象指针时,系统会调用相应的类的析构函数。而不将析构函数定义为虚函数时,只调用基类的析构函数。

(2)只需要在声明函数的类体中使用关键字“virtual”将函数声明为虚函数,而定义函数时不需要使用关键字“virtual”。

(3)当将基类中的某一成员函数声明为虚函数后,派生类中的同名函数自动成为虚函数。

(4)如果声明了某个成员函数为虚函数,则在该类中不能出现和这个成员函数同名并且返回值、参数个数、类型都相同的非虚函数。在以该类为基类派生类中,也不能出现这种同名函数。

虚函数和继承

虚函数联系到多态,多态联系到继承。

继承有以下三种方式:

public
基类的public和protected的成员被派生类继承后,保持原来的状态
private 基类的public和protected的成员被派生类继承后,变成派生类的private成员
protected 基类的public和protected的成员被派生类继承后,变成派生类的protected成员

注:无论何种继承方式,基类的private成员都不能被派生类访问。

从上面的表中可以看出:

声明为public的方法和属性可以被随意访问;

声明为protected的方法和属性只能被类本身和其子类访问;

而声明为private的方法和属性只能被当前类的对象访问。

本文转载自:http://baike.baidu.com/view/161302.htm

ancient_wind
粉丝 2
博文 15
码字总数 7895
作品 0
大兴
程序员
私信 提问
C++学习笔记(15)——静态绑定与动态绑定

本博客( http://blog.csdn.net/livelylittlefish )贴出作者(三二一、小鱼)相关研究、学习内容所做的笔记,欢迎广大朋友指正! 静态绑定与动态绑定 静态绑定:编译时绑定,通过对象调用 ...

晨曦之光
2012/03/09
219
0
【Visual C++】游戏开发笔记二十八 最精简的Direct3D11 Demo筋骨脉络全攻略

本系列文章由zhmxy555(毛星云)编写,转载请注明出处。 http://blog.csdn.net/zhmxy555/article/details/7707628 作者:毛星云 邮箱: happylifemxy@163.com 本篇文章将讲解如何通过我们在之...

长平狐
2012/11/12
117
0
面试题目(4)——虚基类

本博客( http://blog.csdn.net/livelylittlefish)贴出作者(三二一、小鱼)相关研究、学习内容所做的笔记,欢迎广大朋友指正! 虚基类 该文基础知识可参见“C++学习笔记(10)——虚基类的...

晨曦之光
2012/03/09
239
0
static_cast与dynamic_cast转换

一 C语言中存在着两种类型转换: 隐式转换和显式转换 隐式转换:不同数据类型之间赋值和运算,函数调用传递参数……编译器完成 char ch; int i = ch; 显示转换:在类型前增加 :(Type)变量...

j_m
2012/06/27
172
0
C++学习笔记(18)——虚函数与构造函数、析构函数(2)

本博客( http://blog.csdn.net/livelylittlefish )贴出作者(三二一、小鱼)相关研究、学习内容所做的笔记,欢迎广大朋友指正! 虚函数与构造函数、析构函数(2) 对“C++学习笔记(17)—...

晨曦之光
2012/03/09
93
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

医疗在线客服咨询系统有哪些特点?

随着中国互联网网站的的快速发展,至今医疗行业已经拥有了独立的的运营网站,其中最具特色的便属于医疗在线客服咨询系统,医疗在线客服咨询系统为每个访问网站的患者提供即时的网络在线客服服...

唯喏
今天
10
0
skywalking(容器部署)

skywalking(容器部署) 标签(空格分隔): APM [toc] 1. Elasticsearch SkywalkingElasticsearch 5.X(部分功能报错、拓扑图不显示) Skywalking需要Elasticsearch 6.X docker network create......

JUKE
今天
8
0
解决Unable to find a single main class from the following candidates [xxx,xxx]

一、问题描述 1.1 开发环境配置 pom.xml <plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><!--一定要对上springboot版本号,因......

TeddyIH
今天
7
0
玩转Spring Boot 注册Servlet、Filter、Listener

玩转Spring Boot 注册Servlet、Filter、Listener JAVA架构师Ya七月 2019-08-23 玩转Spring Boot 注册Servlet、Filter、Listener 在Servlet 3.0之前我们都是使用web.xml进行配置,需要增加Ser...

Java架构师ya七
今天
5
0
Dubbo服务限制大数据传输抛Data length too large: 13055248, max payload: 8388608解决方案

当dubbo服务提供者向消费层传输大数据容量数据时,会受到Dubbo的限制,报类似如下异常: 2019-08-23 11:04:31.711 [ DubboServerHandler-XX.XX.XX.XXX:20880-thread-87] - [ ERROR ] [com.al...

huangkejie
今天
9
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部