C++中的虚函数(virtual function)(2)

中华网科技 http://tech.china.com 2005-07-18 10:16:56

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1.3 如何“动态联编”
　　编译器是如何针对虚函数产生可以再运行时刻确定被调用函数的代码呢？也就是说，虚函数实际上是如何被编译器处理的呢？Lippman在深度探索C++对象模型[1]中的不同章节讲到了几种方式，这里把“标准的”方式简单介绍一下。

　　我所说的“标准”方式，也就是所谓的“VTABLE”机制。编译器发现一个类中有被声明为virtual的函数，就会为其搞一个虚函数表，也就是VTABLE。VTABLE实际上是一个函数指针的数组，每个虚函数占用这个数组的一个slot。一个类只有一个VTABLE，不管它有多少个实例。派生类有自己的VTABLE，但是派生类的VTABLE与基类的VTABLE有相同的函数排列顺序，同名的虚函数被放在两个数组的相同位置上。在创建类实例的时候，编译器还会在每个实例的内存布局中增加一个vptr字段，该字段指向本类的VTABLE。通过这些手段，编译器在看到一个虚函数调用的时候，就会将这个调用改写，针对1.1中的例子：
void bar(A * a)
{
a->foo();
}

　　会被改写为：
void bar(A * a)
{
(a->vptr[1])();
}

　　因为派生类和基类的foo()函数具有相同的VTABLE索引，而他们的vptr又指向不同的VTABLE，因此通过这样的方法可以在运行时刻决定调用哪个foo()函数。

　　虽然实际情况远非这么简单，但是基本原理大致如此。

1.4 overload和override
　　虚函数总是在派生类中被改写，这种改写被称为“override”。我经常混淆“overload”和“override”这两个单词。但是随着各类C++的书越来越多，后来的程序员也许不会再犯我犯过的错误了。但是我打算澄清一下：

　　override是指派生类重写基类的虚函数，就象我们前面B类中重写了A类中的foo()函数。重写的函数必须有一致的参数表和返回值（C++标准允许返回值不同的情况，这个我会在“语法”部分简单介绍，但是很少编译器支持这个feature）。这个单词好象一直没有什么合适的中文词汇来对应，有人译为“覆盖”，还贴切一些。
overload约定成俗的被翻译为“重载”。是指编写一个与已有函数同名但是参数表不同的函数。例如一个函数即可以接受整型数作为参数，也可以接受浮点数作为参数。


二. 虚函数的语法
　　虚函数的标志是“virtual”关键字。

2.1 使用virtual关键字
　　考虑下面的类层次：
class A
{
public:
virtual void foo();
};

class B: public A
{
public:
void foo(); // 没有virtual关键字!
};

class C: public B // 从B继承，不是从A继承！
{
public:
void foo(); // 也没有virtual关键字！
};

　　这种情况下，B::foo()是虚函数，C::foo()也同样是虚函数。因此，可以说，基类声明的虚函数，在派生类中也是虚函数，即使不再使用virtual关键字。

2.2 纯虚函数
　　如下声明表示一个函数为纯虚函数：
class A
{
public:
virtual void foo()=0; // =0标志一个虚函数为纯虚函数
};

　　一个函数声明为纯虚后，纯虚函数的意思是：我是一个抽象类！不要把我实例化！纯虚函数用来规范派生类的行为，实际上就是所谓的“接口”。它告诉使用者，我的派生类都会有这个函数。

2.3 虚析构函数
　　析构函数也可以是虚的，甚至是纯虚的。例如：
class A
{
public:
virtual ~A()=0; // 纯虚析构函数
};

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