2017-03-12

虚函数的工作原理

为什么需要虚函数？
在编写程序的过程中，一定会遇到这样的场景。派生类继承了基类的方法,但是我们希望同一个方法在派生类和基类中的行为不同，就是方法取决于调用的对象（这种复杂的行为就是多态）。实现多态的公有继承有两种重要的机制。

在派生类中重新定义基类方法（可以定义不同方法）
虚函数（可以使基类引用或指针可以调用派生类新定义的方法）

虚函数基本语法？
在需要重新定义的方法前添加关键字 virtual，然后分别定义即可。

编译器如何确定作者想使用哪种方法？

class person{
	virtual void show();  //具体定义就不写了，反正和派生类不一样
};
class student : public person{
	virtual void show();  
};
person temp_person(……);  //构造函数，实例化一个对象
student temp_student(……);
temp_person.show();    //person::show()
temp_student.show();   //student::show()
person & temp_s = temp_student; 
person & temp_p = temp_person;
temp_s.show();         //person::show()
temp_p.show();         //student::show()

如上述代码所示，基类和派生类有不一样的方法，那么我在使用的时候，我怎么判断调用的是哪个方法。
如果使用virtual,根据引用或指针指向的对象类型来选择方法。
如果不是使用virtual，根据引用或指针的类型来选择方法。（这个没有太懂，来自C++ primer plus p493，如果重名了，参数列表还相同……感觉死机了额）

class person{
	void show();  
};
class student : public person{
	void show();  //这里涉及隐藏规则，具体在 effective C++ third edition p156
};
person temp_person(……);  //构造函数，实例化一个对象
student temp_student(……);
temp_person.show();    //person::show()
temp_student.show();   //student::show()
person & temp_s = temp_student; 
person & temp_p = temp_person;
temp_s.show();         //person::show()  
temp_p.show();         //person::show()  这里不确定呀

实现原理
如果使用了虚函数，编译器将给每个对象添加一个隐藏成员，这个隐藏成员保存了一个指向函数地址数组的指针。而这个被指向的函数地址数组，我们叫做虚函数表(virtual function table, vtbl)。
虚函数表存储了为类对象进行申明的虚函数地址。例如基类对象包含一个指针，该指针指向一个装有虚函数地址的数组，这个数组中把每个基类虚函数的地址都存储起来；一个派生类对象也包含一个指针，同样指向装有虚函数地址的数组，这个数组不仅包含了基类的虚函数地址，也包含了派生类的虚函数地址。同时如果派生类对象中虚函数重新定义了，那么派生类的虚函数表中该虚函数的地址被更新；如果派生类中没有对基类虚函数重新定义，那么虚函数表中将存储虚函数原始版本的地址（就是基类版本）；如果派生类对象新定义了虚函数，该虚函数地址将被添加到虚函数表中。
如果还不明白，如下：

class Scientist{
	...
	char name[40];
public:
	virtual void show_name();
	virtual void show_all();
	...
};
class Physicist : public Scientist{
	
	...
	char field[40];
public:
	void show_all();           //重定义了基类方法，vtbl将改变原本指向的地址
	virtual void show_field(); //new function
};

虚函数工作机制

Zelang Liang

New Bird , New Beginning

虚函数的工作原理