C++多态实现的机制
C++多态实现的机制
1 什么是多态？
多态性可以简单的概括为“1个接口，多种方法”，在程序运行的过程中才决定调用的机制程序实现上是这样，通过父类指针调用子类的函数，可以让父类指针有多种形态。
2 实现机制
举一个例子：
#include <iostream.h>
class animal
{
public:
void sleep()
{
cout<<"animal sleep"<<endl;
}
void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<<endl;
}
};
class fish:public animal
{
public:
void breathe()
{
cout<<"fish bubble"<<endl;
}
};
void main()
{
fish fh;
animal *pAn=&fh;
pAn->breathe();
}
答案是输出：animal breathe
结果分析：
1从编译的角度
C++编译器在编译的时候，要确定每个对象调用的函数的地址，这称为早期绑定（early binding），当我们将fish类的对象fh的地址赋给pAn时，C++编译器进行了类型转换，此时C++编译器认为变量pAn保存的就是animal对象的地址。当在main()函数中执行pAn->breathe()时，调用的当然就是animal对象的breathe函数。
2 内存模型的角度
我们构造fish类的对象时，首先要调用animal类的构造函数去构造animal类的对象，然后才调用fish类的构造函数完成自身部分的构造，从而拼接出一个完整的fish对象。当我们将fish类的对象转换为animal类型时，该对象就被认为是原对象整个内存模型的上半部分，也就是图1-1中的“animal的对象所占内存”。那么当我们利用类型转换后的对象指针去调用它的方法时，当然也就是调用它所在的内存中的方法。因此，输出animal breathe，也就顺理成章了。
为了得到我们想要的结果，就要使用虚函数
前面输出的结果是因为编译器在编译的时候，就已经确定了对象调用的函数的地址，要解决这个问题就要使用迟绑定（late binding）技术。当编译器使用迟绑定时，就会在运行时再去确定对象的类型以及正确的调用函数。而要让编译器采用迟绑定，就要在基类中声明函数时使用virtual关键字（注意，这是必须的，很多学员就是因为没有使用虚函数而写出很多错误的例子），这样的函数我们称为虚函数。一旦某个函数在基类中声明为virtual，那么在所有的派生类中该函数都是virtual，而不需要再显式地声明为virtual。
下面我们将上面一段代码进行部分修改
virtual void breathe()
{
cout<<"animal breathe"<<endl;
}
运行结果：fish bubble
结果分析
编译器为每个类的对象提供一个虚表指针，这个指针指向对象所属类的虚表。在程序运行时，根据对象的类型去初始化vptr，从而让vptr正确的指向所属类的虚表，从而在调用虚函数时，就能够找到正确的函数。
由于pAn实际指向的对象类型是fish，因此vptr指向的fish类的vtable，当调用pAn->breathe()时，根据虚表中的函数地址找到的就是fish类的breathe()函数。
正是由于每个对象调用的虚函数都是通过虚表指针来索引的，也就决定了虚表指针的正确初始化是非常重要的。换句话说，在虚表指针没有正确初始化之前，我们不能够去调用虚函数。那么虚表指针在什么时候，或者说在什么地方初始化呢？
答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化。还记得构造函数的调用顺序吗，在构造子类对象时，要先调用父类的构造函数，此时编译器只“看到了”父类，并不知道后面是否后还有继承者，它初始化父类对象的虚表指针，该虚表指针指向父类的虚表。当执行子类的构造函数时，子类对象的虚表指针被初始化，指向自身的虚表。
当fish类的fh对象构造完毕后，其内部的虚表指针也就被初始化为指向fish类的虚表。在类型转换后，调用pAn->breathe()，由于pAn实际指向的是fish类的对象，该对象内部的虚表指针指向的是fish类的虚表，因此最终调用的是fish类的breathe()函数。
C++ Primer Plus 第6版 中文版 清晰有书签PDF+源代码
读C++ Primer 之构造函数陷阱
读C++ Primer 之智能指针
读C++ Primer 之句柄类
将C语言梳理一下，分布在以下10个章节中：
- Linux-C成长之路（一）：Linux下C编程概要
- Linux-C成长之路（二）：基本数据类型
- Linux-C成长之路（三）：基本IO函数操作
- Linux-C成长之路（四）：运算符
- Linux-C成长之路（五）：控制流
- Linux-C成长之路（六）：函数要义
- Linux-C成长之路（七）：数组与指针
- Linux-C成长之路（八）：存储类，动态内存
- Linux-C成长之路（九）：复合数据类型
- Linux-C成长之路（十）：其他高级议题
更多详情见请继续阅读下一页的精彩内容：
|
评论暂时关闭