C++之虚函数

最近在看侯捷的深入浅出MFC时，了解到C++的相关知识，比如this指针到底是怎么出现的？虚函数是如何做到准确调用某个函数的，明明大家都长的一样？普通的成员函数是怎么被调用的？覆盖和隐藏又是什么？。。。好多问题，以前都没考虑过，花了点时间研究了一下，特此记录；

侯捷：深入浅出MFC：第二章C++ （额，其实有些部分的内容顺序乱了，第二章没什么问题）

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 CShape:基类，CRect:派生类；

#include <iostream>

using namespace std;

class CShape // 形状
{
private:
    int m_color;
public:
    void setcolor(int color) { m_color = color; }
};

class CRect : public CShape
{                             
};

int main()
{
    CRect rect1,rect2;
    rect1.setcolor(10);            // rect1.m_color = 10;
    rect2.setcolor(1);            // rect2.m_color = 1;
    return 0;
}

1、首先看this指针：派生类调用基类的函数（两个派生类对象调用同一个基类函数setcolor），结果分别成功设置改变了自己对象本身的数据？既然调用同一个函数，又是怎么实现分别改变两个对象的？（请注意，setcolor函数中只有一个参数color，他是无法去找到对象的地址的，也就是说根本做不到改变对象的成员变量的值）由此可以发现，必定有其他因素指定了对象的位置，否则无法实现；

原因在于隐藏的this指针，实际上的setcolor函数应该是这样的：void setcolor((CShape*)this,int color){ this->m_color = color; }     ，这样就可以理解了，this指针指向调用函数的那个对象，通过this指针操作就可以改变对象的成员数据了，rect1.setcolor(10)中this指针指向了rect1，所以才能定向改变rect1的成员变量；

所以实际上，成员函数还是拿了对象指针做参数。

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2、接下来又发现了一个问题：rect1.setcolor(10)这一句话就能调用函数setcolor，那么rect1是如何调用函数setcolor？最简单的想法，应该是对象中记录了每个函数的地址，当出现函数调用的时候，就转到这个函数中。对象中保存太浪费，类中保存就好了，然而实际上是这样，也不是这样。函数地址肯定是要保存的，但是并非我所想的对象调用函数。

rect1.setcolor(10);被编译器进行转换：CShape::setcolor((CRect*)&rect1, 10);这实际上就等于使用了一个写在CShape类中的setcolor函数，所谓的对象调用函数，实际上是函数使用对象的指针作为参数。
至此：对象调用函数的问题解决！

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3、覆盖和隐藏到底是什么东西：覆盖/重载/隐藏，还是得分清楚的，需要搞明白到底哪个是哪个；

C++ 重载、重写（覆盖）、隐藏各自要求与异同总结： 简单来说，覆盖就是多态那一套，基类指针指向基类对象，就去基类找，基类指针指向派生类对象去派生类找，没找到再去基类找；；；隐藏，额，不知道怎么说，算了算了，搞明白再来；区分重载(overload)，覆盖(Override)和隐藏(hide)

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4、看虚函数吧：当使用基类指针指向派生类对象时，怎么才能知道它到底是使用基类的函数，还是派生类的函数呢？而不是全部流回至基类函数？

在不加虚函数时，基类指针指向派生类，指向了一个派生类的对象，当其调用函数时，自然而然的使用了基类函数（隐藏情况）。而虚函数解决这个问题。在有虚函数的情况下，每个类维护一个虚函数表，如果派生类没有改写基类的虚函数，那就存基类中的函数地址，如果改写了，那就存派生类中改写后的函数地址；

有了虚函数表之后问题就很好解决了，每个对象都存一个指向虚函数表的指针vptr，当调用虚函数时，通过vptr指针找到虚函数表，然后再通过虚函数表查找对应的函数，继而找到对应的函数地址，即可实现函数调用，只要虚函数表正确找到函数。（当基类指针指向派生类对象时，虽然指针类型改变，但是传进去的指针找到的虚函数表而是属于派生类的，所以能够正确调用函数）

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5、本来是想用C模拟出来一个C++类的，就是实现C++的this指针/虚函数机制，emmmmmm，果然是我天真了。。草草做了一个盗版（盗版都算不上。。。），手动给成员赋值，手动模拟虚函数表，就是抄的网上别人写的C模拟C++多态。。。

--------------请特别注意104行隐藏系列函数存在的问题！！！！！！！（理论上（C++中）要调用基类函数）

#include <stdio.h>

// -------------------------------------------------------------

// 函数指针
typedef void(*Virtual_Fun) ();
typedef void(*Derived_Fun) ();
typedef void(*Inherit_Fun) ();
typedef void(*Hide_Fun)       ();

// -------------------------------------------------------------

// 函数实现
void Virtual_Fun_Base() {
    printf("Virtual_Fun_Base--我是基类的虚函数！\n");
}

void Virtual_Fun_Derived() {
    printf("Virtual_Fun_Derived--我是派生类的虚函数！\n");
}

void Derived_Fun_Derived() {
    printf("Derived_Fun_Derived--我是派生类独有的函数！\n");
}

void Inherit_Fun_Base() {
    printf("Inherit_Fun_Base--我是从基类继承下来的函数！\n");
}

void Hide_Fun_Base() {
    printf("Hide_Fun_Base--我是基类函数--隐藏系列！\n");
}

void Hide_Fun_Derived() {
    printf("Hide_Fun_Derived--我是派生类函数--隐藏系列！\n");
}

// -------------------------------------------------------------

// 基类+派生类
typedef struct MY_VIRTUAL{        // 拿My_Virtual充当虚函数表
    Virtual_Fun virtual_fun;    // 虚函数virtual_fun()
}My_Virtual;

typedef struct MY_BASE{
    int base_number;            // 基类成员
    Inherit_Fun inherit_fun;    // 普通函数--直接继承系列
    Hide_Fun hide_fun;            // 普通函数--隐藏系列
    My_Virtual virtual;            // 虚函数表--仅一个虚函数；
}MyBase;

typedef struct MY_DERIVED{
    int base_number;            // 基类成员
    Inherit_Fun inherit_fun;    // 普通函数--直接继承系列
    Hide_Fun hide_fun;            // 普通函数--隐藏系列
    My_Virtual virtual;            // 虚函数表--仅一个虚函数；
    // 上面部分为继承MyBase，也可直接嵌套结构体MyBase
    Derived_Fun derived_fun;    // 派生类函数--独有
}MyDerived;

// -------------------------------------------------------------

int main09()
{
    MyBase myBase;
    // 基类初始化
    myBase.base_number = 10;                            // 成员变量
    myBase.inherit_fun = Inherit_Fun_Base;                // 直接继承函数
    myBase.hide_fun = Hide_Fun_Base;                    // 隐藏系列
    myBase.virtual.virtual_fun = Virtual_Fun_Base;        // 虚函数系列
    // 基类初始化

    MyDerived myDerived;
    // 派生类初始化
    myDerived.base_number = 10;                                // 成员变量 -- 直接继承，保持不变
    myDerived.inherit_fun = Inherit_Fun_Base;                // 直接继承函数 -- 直接继承，保持不变
    myDerived.hide_fun = Hide_Fun_Derived;                    // 隐藏系列 -- 发生变化，不再相同
    myDerived.virtual.virtual_fun = Virtual_Fun_Derived;    // 虚函数系列 -- 虚函数表改变，发生变化
    myDerived.derived_fun = Derived_Fun_Derived;            // 派生独有函数
    // 派生类初始化

    printf("-----------------\n基类显示：\nbase_number = %d\n",myBase.base_number);
    myBase.inherit_fun();
    myBase.hide_fun();
    myBase.virtual.virtual_fun();

    printf("\n-----------------\n派生类显示：\nbase_number = %d\n",myDerived.base_number);
    myDerived.inherit_fun();
    myDerived.hide_fun();                
    myDerived.virtual.virtual_fun();
    myDerived.derived_fun();

    MyBase* pBase;
    // 基类指针指向基类对象
    pBase = &myBase;
    printf("\n-----------------\n基类指针指向基类对象：\nbase_number = %d\n",pBase->base_number);
    pBase->inherit_fun();
    pBase->hide_fun();
    pBase->virtual.virtual_fun();
    // 基类指针指向派生类对象
    pBase = (MyBase*)&myDerived;
    printf("\n-----------------\n基类指针指向派生类对象：\nbase_number = %d\n",pBase->base_number);
    pBase->inherit_fun();
    pBase->hide_fun();     // 这里有问题，这是隐藏系列，理论上应该是要调用基类函数的，实际用了派生类函数，错误× --- 也就是说，C++中这里由编译器生成代码，调用基类的hide_fun函数；
    pBase->virtual.virtual_fun();

    return 0;
}

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问题解决；

2022-10-21