C++多态性:虚函数的调用原理
2009-02-24 14:42
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虚函数的处理:通常是由虚函数表(vtable)来实现的。
虚函数表的结构:它是一个函数指针表,每一个表项都指向一个函数。任何一个包含至少一个虚函数的类都会有这样一张表。需要注意的是vtable只包含虚函数的指针,没有函数体。实现上是一个函数指针的数组。虚函数表既有继承性又有多态性。每个派生类的vtable继承了它各个基类的vtable,如果基类vtable中包含某一项,则其派生类的vtable中也将包含同样的一项,但是两项的值可能不同。如果派生类覆写(override)了该项对应的虚函数,则派生类vtable的该项指向覆写后的虚函数,没有覆写的话,则沿用基类的值。
每一个类只有唯一的一个vtable,不是每个对象都有一个vtable,恰恰是每个同一个类的对象都有一个指针,这个指针指向该类的vtable(当然,前提是这个类包含虚函数)。那么,每个对象只额外增加了一个指针的大小,一般说来是4字节。
在类对象的内存布局中,首先是该类的vtable指针,然后才是对象数据。
在通过对象指针调用一个虚函数时,编译器生成的代码将先获取对象类的vtable指针,然后调用vtable中对应的项。对于通过对象指针调用的情况,在编译期间无法确定指针指向的是基类对象还是派生类对象,或者是哪个派生类的对象(见代码中的函数f在编译期间是无法判断的)。但是在运行期间执行到调用语句时,这一点已经确定,编译后的调用代码能够根据具体对象获取正确的vtable,调用正确的虚函数,从而实现多态性。
虚函数表的结构:它是一个函数指针表,每一个表项都指向一个函数。任何一个包含至少一个虚函数的类都会有这样一张表。需要注意的是vtable只包含虚函数的指针,没有函数体。实现上是一个函数指针的数组。虚函数表既有继承性又有多态性。每个派生类的vtable继承了它各个基类的vtable,如果基类vtable中包含某一项,则其派生类的vtable中也将包含同样的一项,但是两项的值可能不同。如果派生类覆写(override)了该项对应的虚函数,则派生类vtable的该项指向覆写后的虚函数,没有覆写的话,则沿用基类的值。
每一个类只有唯一的一个vtable,不是每个对象都有一个vtable,恰恰是每个同一个类的对象都有一个指针,这个指针指向该类的vtable(当然,前提是这个类包含虚函数)。那么,每个对象只额外增加了一个指针的大小,一般说来是4字节。
在类对象的内存布局中,首先是该类的vtable指针,然后才是对象数据。
在通过对象指针调用一个虚函数时,编译器生成的代码将先获取对象类的vtable指针,然后调用vtable中对应的项。对于通过对象指针调用的情况,在编译期间无法确定指针指向的是基类对象还是派生类对象,或者是哪个派生类的对象(见代码中的函数f在编译期间是无法判断的)。但是在运行期间执行到调用语句时,这一点已经确定,编译后的调用代码能够根据具体对象获取正确的vtable,调用正确的虚函数,从而实现多态性。
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