C++中为什么要用虚函数、指针或引用才能实现多态？

原文链接：http://blog.csdn.net/zoopang/article/details/14071779

学过C++的都知道，要实现C++的多态性必须要用到虚函数，并且还要使用引用或者指针，以前学习的时候书本上也是这么说，

 

但是书本上没有说为什么？   其实只要你认真思考过这个问题你会有三个疑问：

为什么要用虚函数?

为什么要用指针或者引用?

为什么使用派生类和基类对象之间直接赋值不能实现？?

一个简单的例子：

 

class A
{
public:
    virtual void print()
    {cout<<"A"<<endl;}
};

class B:public A
{
public:
    void print()
    {cout<<"B"<<endl;}
};
int main()
{
   A a;
   B b;

   A *pa = &b;//能实现多态
   pa->print();

   a = b; //不能实现多态,为什么?
   a.print();

   return 0;
}

进一步的，了解C++的人都应该知道只要有虚函数的类就会有一张虚函数表，多态就是通过这张表来实现的。

所以，只要你不断探索下去，就会很快发现前面两个疑问豁然开朗，在这里，我主要探索第三个疑问。

好了，我这里假设你已经对前面两个问题很清楚了。我们进一步把这个问题细化：

程序执行a = b操作时，b中的虚表到底有没有赋给a？

若赋给a了，是不是一定要用指针或引用才能通过虚表调用虚函数？

下面我们通过一个小程序，探索一下：

 

class A
{
public:
    virtual void T(){}
    virtual void print()
    {cout<<"A"<<endl;}
};
class B:public A
{
public:
    void print()
    {cout<<"B"<<endl;}
};
int main()
{
  A a;
  B b;
  a = b;
  a.print();                         //通过对象直接访问
  b.print();
  return 0;

 

首先我们通过调试来看看虚函数表：

程序运行到a=b处时：

我们可以看到B类（派生类）如果覆盖了A类（被继承类）的成员函数，则B类(派生类)的虚函数表第二项（*vtptr[1]）的内容也会被覆盖，但是A类(被继承类)的虚函数表的其他表项依然被继承过来，表项的顺序和他们在A类(被继承类)的声明是一致（在这里我不再验证）。

程序运行到a.print()处时:

我们可以看到A类（被继承类）中的虚函数表项并没有被覆盖，也就说没有赋值过来，所以自然的使用a.print()时，也只是调用自己的成员函数。

到这里我们找到了第一个疑问的答案。

既然默认的赋值运算没有实现虚表的赋值，那么我们就重写A类的成员函数operaotor =:

 

A& operator = (const B& b)
    {
        *(int *)this=*(int *)&b;
        return *this;
    }

添加了代码之后，我们继续来运行上面的代码，得到如图的运行结果：

这说明，对象去访问成员的虚函数并不通过虚函数表。

为了验证虚函数表的确传了过去，可以再添加下面两行代码：

 

A *pa = &a;
pa->print();

输出如下：

 

到这里为止，提出的疑问基本上已经有了答案。但是，又产生了新的疑问，对象为什么访问不了虚函数表？

一句话解释:

1.默认的赋值运算符并不会操作虚函数表。

2.要实现多态，必须使用指针或者引用。

后话：文章到此结束，对于后面那个疑问，博主我也不知道答案，如果你知道，麻烦留言告知一下，还有就是此文我只是想记录一下我探索的过程，其中可能会有错误，所以如果你发现了错误，请你一定要提出来，以免我误导其他读者，谢谢!