多态实现的原理------新标准c++程序设计

  “多态”的关键在于通过基类指针或引用调用一个虚函数时，编译时不确定到底调用的是基类还是派生类的函数，运行时才确定。例子：

#include<iostream>
using namespace std;
class A{
	public:
		int i;
		virtual void func(){};
		virtual void func2(){};　　          //如果为只有一个去掉 virtual 关键字即virtual void func2(){};变为 void func2(){}; 输出结果不变 仍为 8,12 
};                                                   //当 virtual 关键字都去掉时，结果才为 4,8
class B :public 
	int j;
	void func(){}
};
int main(){
	cout<<sizeof(A)<<","<<sizeof(B);
};

　　输出结果：

8,12

　　如果将程序中的 virtual 关键字去掉：

#include<iostream>
using namespace std;
class A{
	public:
		int i;
		void func(){};
		void func2(){};
};
class B :public A{
	int j;
	void func(){}
};
int main(){
	cout<<sizeof(A)<<","<<sizeof(B);
};

　　输出结果：

4,8

　　对比发现，有了虚函数以后，对象占用的存储空间比没有虚函数时多了4个字节。实际上，任何有虚函数的类及其派生类的对象都包含这多出来的4个字节，这4个字节就是实现多态的关键——它位于对象存储空间的最前端，其中存放虚函数表的地址。

　　每一个有虚函数的类（或有虚函数的类的派生类）都有一个虚函数表，该表的任何对象中都放着该虚函数表的指针（可以认为这是由编译器自动添加到构造函数中的指令完成的）。虚函数表是编译器生成的，程序运行时被载入内存。一个类的虚函数表中列出了该类的全部虚函数地址。例如，在上面的程序中，类A对象的存储空间以及虚函数表（假定类A还有其他虚函数）如图

 

　　类B对象的存储空间以及虚函数表（假定类B还有其他虚函数）如图

　　多态的函数调用语句被编译成根据基类指针所指向的（或基类引用所引用的）对象中存放的虚函数表的地址，在虚函数表中查找虚函数地址，并调用虚函数的一系列指令。

　　假设pa的类型是A*，则pa->func()这条语句的执行过程如下：

　　　　（1）取出pa指针所指位置的前4个字节，即对象所属的类的虚函数表的地址（在64位计算机中，由于指针占8个字节，所以要取出8个字节）。如果pa指向的是类A的对象，则这个地址就是类A的虚函数表的地址；如果pa指向的是类B的对象，则这个地址就是类B的虚函数表的地址。

　　　　（2）根据虚函数表的地址找到虚函数表，在其中查找要调用的虚函数的地址。不妨认为虚函数表是以函数名作为索引来查找的，虽然还有更高效的查找方法。如果pa指向的是类A的对象，自然就会在类A的虚函数表中查找A::func的地址；如果pa指向的是类B的对象，就会在类B的虚函数表中查出B::func的地址。类B没有自己的func2函数，因此在类B的虚函数表中保存的是A::func2的地址，这样，即便pa指向类B的对象，"pa->func2();"这条语句在执行过程中也能在类B的虚函数表中找到A::func2的地址。

　　　　（3）根据找到的虚函数的地址调用虚函数。

　　由以上过程可以看出，只要是通过基类指针或基类引用调用虚函数的语句，就一定是多态的。也一定会执行上面的查表过程，哪怕这个虚函数仅在基类中有，在派生类中没有。

 

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