多态的实现原理

多态的实现原理是通过虚函数表和vptr指针实现的

多态的三个条件：1.继承，2.虚函数重写，3.父类指针或引用指向子类对象

class Parent
{
public:
virtual void func()
{
cout<<"parent::func()"<<endl;
}
virtual void func(int i)
{
cout<<"parent::func(int i)"<<endl;
}
};
class Child:public Parent
{
public:
virtual void func()
{
cout<<"Child::func()"<<endl;
}
virtual void func(int i)
{
cout<<"child::func(int i)"<<endl;
}
}；

当类中声明虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表；

虚函数表是一个存储类成员函数指针的数据结构；

虚函数表是由编译器自动生成与维护的；

virtual成员函数会被编译器放入虚函数表中；

存在虚函数时，每个对象中都有一个指向虚函数表的指针(vptr)

此时从上面的代码中就可以在编译器中生成下列表：

VTABLE:

void Parent::func()

void Parent::func(int)

void Child::func()

void Child::func(int)

所以：

Parent对象的VPTR指针指向了VTABLE中的Parent数据；

Child对象的VPTR指针指向了VTABLE表中的Child数据；

最后在调用时：

void run(Parent*p)
{
p->func();
}

此时编译器就会根据func是否为虚函数来进行相应的解释:

1.如果不是虚函数：编译器可直接确定被调用的成员函数（也叫做静态联编）

2.如果是虚函数：编译器根据对象p的VPTR指针所指向的虚函数表中来查找func函数并调用（也叫做动态联编或者迟邦定）

注意：通过虚函数表指针VPTR调用重写函数是在程序运行时进行的，因此需要通过寻址操作才能确定真正应该调用的函数，而普通成员函数是在编译器时就确定了调用谁，因此虚函数的效率要低很多，所以不是虚函数越多越好。

下面来证明VPTR指针的存在。

class Parent1
{
public:
Parent1(int a=0)
{
this->a=a;
}
void print()
{
cout<<"我是爹"<<endl;
}
private:
int a;
};

class Parent2
{
public:
Parent2(int a=0)
{
this->a=a;
}
virtual void print()
{
cout<<"我也是爹"<<endl;
}
parent:
int a;
};
int main()
{
cout<<"sizeof(Parent1):"<<sizeof(Parent1)<<endl;
cout<<"sizeof(Parent2):"<<sizeof(Parent2)<<endl;
return 0;
}

第一个Parent1是没有虚函数，所以输出的是4

第二个Parent2是含有虚函数，所以输出的是4+sizeof(VPTR)=8;

因此只要定义了虚函数编译器就自动生成了VPTR指针。