虚函数，多态，虚函数表

1.多态

父类的一个指针，可以有多种执行状态(父类的指针调用子类的函数)，即多态

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
    virtual void func() { cout << "Base func() called." << endl; }
};
class Dervied : public Base
{
public:
    void func() { cout << "Dervied func() called." << endl; }
};

int main()
{
    Base *b = new Dervied();//父类调用了子类的构造函数
    b->func();//父类是虚函数，调用子类的同名函数
    return 0;
}

结果：Dervied func() called.

 

 

2.什么是虚函数？

虚函数是一种由virtual关键字修饰的一种类内函数，可分为虚函数和纯虚函数。我们还是直接先上代码看看吧（代码1.1）：

 

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    virtual void func() { cout << "A func() called." << endl; }
};
class B : public A
{
public:
    void func() { cout << "B func() called." << endl; }
};
int main()
{
    A a;
    a.func();
    B b;
    b.func();
    return 0;
}

1.析构函数可以写成虚的，但是构造函数不行。

为什么呢？其中的原因比较复杂，简单地来说就是虚函数是通过一种特殊的功能来实现的，它储存在类所在的内存空间中，构造函数一般用于申请内存，那连内存都没有，怎么能找到这种特殊的功能呢？所以构造函数不能是虚的。

首先我们把基类的析构函数写成虚的，有代码1.2：

 

#include <iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    A() { cout << "A() called." << endl; }
    virtual ~A() { cout << "~A() called." << endl; }
};

class B : public A
{
public:
    B() { cout << "B() called." << endl; }
    ~B() { cout << "~B() called." << endl; }
};
int main()
{
    B b;
    return 0;
}

纯虚函数呢？还是代码1.1那个例子，把：

virtual void func() { cout << "A func() called." << endl; }

修改为：

virtual void func()=0;

 

纯虚函数是不能被调用的，因为它根本就没有实现，只有声明。

所以a.func();这样的代码是会报错的。

• 在单一 class 中实现虚函数意义并不大，虚函数主要是为了实现子类函数重写父类函数的作用
• 要实现多态，通常父类中的虚函数与子类中的函数的返回值类型、函数名和参数列表必须都相同的，但是在协变的情况下返回值类型可以不一样，协变即虚函数的返回值类型为所在类的指针或引用
• 子类重写的函数默认是虚函数，也可以显式的加上 virtual，也可以不加
• 虚函数不能是内联函数，加上 inline 是没有效果的
• 构造函数不能是虚函数
• 析构函数可以是虚函数(在多态中应写虚析构)

3.虚表

这个void *的数组，就是我们的虚函数表。这个void *其实就存放着所有被virtual关键字修饰的函数的实际存放地址。

 父类调用子类时，指针指向的是子类的虚函数表。

• 若对象有虚函数，对象空间最开始 4Byte(32Bit目标平台)或 8Byte(64bit目标平台)内容是虚表(虚函数列表)的首地址，叫虚指针
• 在实例化对象时，编译器检测到虚函数(virtual修饰的成员函数)时，会将虚函数的地址放到虚表(类似于一个存放函数指针的数组)中
• 当实例化子类时，检测到有虚函数的重写，编译器会用子类重写的虚函数地址覆盖掉之前父类的虚函数地址，当调用虚函数时，检测到函数是虚函数就会从虚表中找对应的位置调用，若子类没有重写，虚表中的虚函数地址就还是父类的，若子类中有重写，虚表记录的就是子类重写的虚函数地址，即实现了父类的指针调用子类的函数
• 虚表中先记录父类中的虚函数地址，接着记录子类中虚函数地址(若子类重写父类的虚函数则是覆盖)
• 最后虚表还有一个尾值是 0

4.虚析构

• 在多态中，如果释放父类指针(指向子类的父类指针)，只会调用父类的析构函数，将父类的析构函数声明为虚函数(虚析构，加 virtual 修饰的析构函数)，就会先调用子类的析构函数再调用父类的析构函数，所以在多态中，要用虚析构
• 父类的析构函数加了 virtual 修饰，delete 会调用子类和父类的析构函数，子类可以显式的加 virtual ，也可以不加， 默认是有的 virtual
• 还有一点需要注意的，delete 谁的指针就会调用谁的析构函数