C++ 多态中虚函数实现原理分析

C++ 多态

多态在C++中表现为，通过基类指针指向其派生类对象，用该指针调用基类中声明的虚函数，编译器可以自动根据该对象类别来确定实际调用的函数。可以通过以下例子说明：

//demo1
#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
A(){}
void say(){cout<<"A\n";}
};

class B:public A
{
public:
B(){}
void say(){cout<<"B\n";}
};

int main()
{
A *ptr = new B;
ptr->say();
delete ptr;
return 0;
}

输出结果 果断是

>A

。因为没加virtual关键字声明为虚函数

如果在A（基类）中将say函数声明为

virtual void say(){cout<<"A\n";} //多态实现中最为关键的一个地方
此处将会输出B.

C++ 中多态特性的实现就是通过虚函数来实现的，虚函数的作用就是像上面所表示的那样，那虚函数的特性又是如何实现的呢。

◆ 上面代码中的A类，加了virtual与不加virtual关键字 实际上大小是不一样的。加了virtual的类中编译器会为其加上一个看不见的成员——一个指向虚函数表的指针，该成员在该类对象的基地址处（最低地址）。在64位系统中通常占8字节。

◆ 派生类对象在内存上是如何构成的，下面是一个 B类型对象的内容存储空间 B类型继承自A类型，A类型中say函数为虚函数

        —————————— 低地址 B类型对象基地址

        |      A--base class      |

        ——————————              假设这个对象叫 b

        |      B--child class      |

        —————————— 高地址

        就是这样的结构。

◆ 一个类的派生类如果重写了其父类中声明的虚函数，那么该派生类所声明的对象中的父类的区域中的虚函数表就会被修改为指向派生类中重写的新的函数。

由以上三点可知

◆ b(B类型对象) 的父类（A类型）区域的第一个成员就是 虚函数表的指针

◆ b的B类型区域的第一个成员不是虚函数表指针，因为B类型中并没有自己独有的虚函数声明

◆ 用A类型的指针 （A *）指向B类型声明的对象等于截去了下面B类型的部分。那此时如果没有虚函数表，没有虚函数指针，通过（A*）来进行函数调用，调用的肯定就是A类型的函数。

◆ 通过第三点可以得出结论，b对象的A类型区域是含有虚函数表的，那么在调用say函数的时候，会通过虚函数表找到B类型区域中的say函数，从而实现了C++的多态特性。