C++虚函数原理

类中的成员函数分为静态成员函数非静态成员函数,而非静态成员函数又分为普通函数虚函数

 

Q: 为什么使用虚函数

A: 使用虚函数,我们可以获得良好的可扩展性。在一个设计比较好的面向对象程序中,大多数函数都是与基类的接口进行通信。因为使用基类接口时,调用基类接口的程序不需要改变就可以适应新类。如果用户想添加新功能,他就可以从基类继承并添加相应的新功能。

Q: 简述C++虚函数作用及底层实现原理

A: 要点是要答出虚函数表虚函数表指针的作用。

虚函数是用来实现动态绑定的。

C++中虚函数使用虚函数表和虚函数表指针实现,虚函数表是一个类的虚函数的地址表,用于索引类本身以及父类的虚函数的地址,假如子类重写了父类的虚函数,则对应在虚函数表中会把对应的虚函数替换为子类的函数的地址(子类中可以不是函数,但是必须同名);虚函数表指针存在于每个对象中(通常出于效率考虑,会放在对象的开始地址处),它指向对象所在类的虚函数表的地址;在多继承环境下,会存在多个虚函数表指针,分别指向对应不同基类的虚函数表。

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虚函数表是每个(有虚函数的)对应一个。虚函数表指针是每个对象对应一个。

虚函数表里只能存放虚函数,不能存放普通函数。

如果一个函数不是虚函数,那么对它的调用(即该函数的地址)在编译阶段就会确定。调用虚函数的话(它的地址)要运行时才能确定。

虚函数的函数入口是动态绑定的。在运行时,程序根据基类指针指向的实际对象,来调用该对象对应版本的函数。(用该对象虚函数表指针找到其虚函数表,进而调用不同的函数。)(只有是虚函数的情况下才会这么做(用虚函数表指针去查虚函数表)。非虚函数直接就调用自己的。)

follow up:

1. 为什么需要虚析构函数?(什么情况下要用虚析构函数?)

在存在类继承并且析构函数中需要析构某些资源时,析构函数需要是虚函数。否则若使用父类指针指向子类对象,在delete时只会调用父类的析构函数,而不能调用子类的析构函数,造成内存泄露。

2. 一个对象访问普通成员函数和虚函数哪个更快?

访问普通成员函数更快,因为普通成员函数的地址编译阶段就已确定,因此在访问时直接调用对应地址的函数;

而虚函数在调用时,需要首先在虚函数表中寻找虚函数所在地址,因此相比普通成员函数速度要慢一些。

3. 析构函数一定是虚函数吗?

不一定。1. 虚函数效率相对要低一些;2. 有些类并没有子类,没必要用虚析构函数。

4. 内联函数、构造函数、静态成员函数可以是虚函数吗?

都不可以。

内联函数(inline)需要在编译阶段展开(在编译时就已经确定了),而虚函数是运行时动态绑定的,编译时无法展开,因此是矛盾的;

构造函数在进行调用时还不存在父类和子类的概念,父类只会调用父类的构造函数,子类调用子类的,因此不存在动态绑定的概念(先有父类才能有子类,构造父类的时候子类还不存在,子类都还没有怎么可能在父类里动态调用子类);

静态成员函数(static)是以为单位的函数,与具体对象无关,虚函数是与对象动态绑定的,因此是两个矛盾的概念;

5. 构造函数中可以调用虚函数吗?

 可以,但是没有意义,起不到动态绑定的效果。父类构造函数中调用的仍然是父类版本的函数,子类中调用的仍然是子类版本的函数。

6. 简述C++中虚继承的作用及底层实现原理?

虚继承用于解决多继承条件下的菱形继承问题,底层实现原理与编译器相关,一般通过虚基类指针实现,即各对象中只保存一份父类的对象,多继承时通过虚基类指针引用该公共对象,从而避免菱形继承中的二义性问题。

 

ref:

http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051

http://songlee24.github.io/2014/09/02/cpp-virtual-table/

http://www.cuiyongjian.com/post-199.html   【分析的很有逻辑】

http://www.guokr.com/blog/469006/

posted @ 2015-08-05 21:06  Ryan in C++  阅读(3662)  评论(0编辑  收藏