探究多態&虛表

2019-11-08 18:38:39

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多態

所謂多態，就是當使用基類的指針或引用調用重寫的虛函數時，當指向父類調用的就是父類的虛函數，指向子類調用的就是子類的虛函數。下面來通過代碼來理解多態的含義

class AA{public: virtual void fun() { cout << "AA::fun()" << endl; }};class BB : public AA{public: virtual void fun() { cout << "BB::fun()" << endl; }};void FUN(AA& a){ a.fun();}void Test1(){ AA a; BB b; FUN(a); FUN(b);}

結果為： AA::fun() BB::fun() C++的多態分為靜態多態和動態多態。 靜態多態：靜態多態就是重載，因為是在編譯期決議確定。也就是在編譯的時候就能確定函數的地址。 動態多態：是通過繼承重寫基類的虛函數實現的多態，在運行期間決議確定。也就是編譯期間不知道函數的地址，只知道存儲函數地址的虛表的地址。 C++中多態的實現就是通過虛函數實現的，虛函數的對象實例中都存在一張虛函數表。

虛函數表

虛函數表是通過一塊連續內存來存儲虛函數的地址，指明了實際調用的虛函數指針。

class AA{public: virtual void fun1() {} virtual void fun2() {}PRotected: int _a;};void Test2(){ AA a;}

這里寫圖片描述通過監視窗口可以看到，對象a的首部存儲了一個地址，指向的空間存儲了虛函數的地址，稱為虛函數表。所以sizeof(a)的值為8。

【含有虛函數的單繼承對象模型】

typedef void(*FUNC) ();class AA{public: virtual void fun1() { cout << "AA::fun1()" << endl; } virtual void fun2() { cout << "AA::fun2()" << endl; }protected: int _a;};class BB : public AA{public: virtual void fun1() { cout << "BB::fun1()" << endl; } virtual void fun3() { cout << "BB::fun3()" << endl; }protected: int _b;};void PrintfVTable(int *VTable){ cout << "虛表地址：" << "0x" << VTable << endl; for (int i = 0; VTable[i] != 0; ++i) { cout <<"虛函數地址：0x"<< VTable[i] << " "; FUNC f = (FUNC)VTable[i]; f(); } cout << endl;}void Test3(){ AA a; BB b; int* VTable1 = (int *)(*(int *)&a); int* VTable2 = (int *)(*(int *)&b); PrintfVTable(VTable1); PrintfVTable(VTable2);}

通過這種方式，可以依次打印出虛表地址以及虛函數的地址，結果如下：這里寫圖片描述虛表后面的0標志著虛表結束，類似于字符串結束符“/0”。

提示：若在windows平臺vs下，程序出現異常中斷，可以“清理解決方案”，這是由于編譯器的小bug，沒有在虛表最后加上0，出現死循環。

【含有虛函數的多繼承對象模型】

typedef void(*FUNC) ();class AA1{public: virtual void fun1() { cout << "AA1::fun1()" << endl; } virtual void fun2() { cout << "AA1::fun2()" << endl; }protected: int _a1;};class AA2{public: virtual void fun1() { cout << "AA2::fun1()" << endl; } virtual void fun2() { cout << "AA2::fun2()" << endl; }protected: int _a2;};class BB : public AA1,public AA2{public: virtual void fun1() { cout << "BB::fun1()" << endl; } virtual void fun3() { cout << "BB::fun3()" << endl; }protected: int _b;};void PrintfVTable(int *VTable){ cout << "虛表地址：" << "0x" << VTable << endl; for (int i = 0; VTable[i] != 0; ++i) { cout <<"虛函數地址：0x"<< VTable[i] << " "; FUNC f = (FUNC)VTable[i]; f(); } cout << endl;}void Test4(){ BB b; int* VTable = (int *)(*(int *)&b); PrintfVTable(VTable); VTable = (int *)(*((int*)&b + sizeof (AA1) / 4)); PrintfVTable(VTable);}

這里寫圖片描述