| | | | | | | [文章信息] | | | 作者: | 刘未鹏 | | 时间: | 2004-12-17 | | 出处: | csdn | | 责任编辑: | 方舟 | |
| [文章导读] | | | 多态是面向对象理论中的重要概念之一，从而也成为现代程序设计语言的一个主要特性 | |
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然而，这招仍然还有缺点——要用户手动实现，可扩展性差，透明性差等等。然而，它的思想已经接近现代编译器对多态机制的实现手法了。
通过将上面的例子中的函数指针扩展为一个隐含的指针数组——虚函数表（vtbl）——C++拥有了我们现在所看到的多态能力。在虚函数表中，每一个虚函数指针占有一个表项，如果派生类覆盖（override）了相应的虚函数，则对应表项就改成指向派生类的那个虚函数的——这些工作由编译器完成——从而，如上例所示，用户不必知晓对象的确切类型，就能够触发其特定的行为（也就是说，调用“取决于对象具体类型”的成员函数），虚函数表对用户是完全透明的，用户只需要使用一个virtual关键字就能够轻松拥有强大的多态能力。
如果一个C++类中有虚函数，则该类将会拥有一个虚函数表（vtbl），并且，该类的对象中（一般在头部）有一个隐含的指向虚函数表的指针（vptr）。
现在假设有如下代码：
void f(B* pb)
{
pb->f1();
} |
则编译器为该函数生成的代码如下（以伪代码表示，以示明了）：
void f(B* pb)
{
DWORD* __vptr=((DWORD*)pb)[0]; //获得虚函数表指针
void (B::*midd_pf)()=__vptr[offsetof_virtual_pf1];
//从表中获得相应虚函数指针
(pb->*midd_pf)(); //调用虚函数
} |
这样一来，如果pb指向的是D对象，则获得的是指向D::f1的函数指针（参考上面的第二幅图），如果pb确实指向B对象，根据B对象内的vptr所指的虚函数表，获得的是指向B::f1的函数指针。
现在，关于C++的多态机制基本已经明了。剩下的就是多重继承下的虚函数表格局，大同小异，就不多说了。只不过，其中还是有一些微妙的细节的，可以参见《Inside C++ Object Model》（Lippman著）（中文名《深入C++对象模型》——侯捷译）。
关于C++虚函数调用机制还有一个细节——在构造函数中调用虚函数要千万小心，因为“在构造函数中”意味着“对象还没有构造完毕”，这时候虚函数调用机制很可能还没有启动，例如：
class B
{
B(){this->vf();} //调用B::vf
virtual void vf(){cout<<”in B::vf()\n”;
}; |
现在，不管B身为哪个类的基类，B的构造函数中调用的都是B::vf。细心的读者会发现：这是由于对象构造顺序的关系——C++明确规定，对象的“大厦”是“自底向上”构建的，也就是说，从最底层的基类开始构造，所以，在B中调用this->vf时，虽然this所指的对象确实（即将）是派生类对象，但是派生类对象的构建行为还没有开始，所以这次调用不可能跑到派生类的vf函数去，就好像第二层楼还没有建好，一层楼的人是无法跑到二楼去的一样。
说得更深一些，虚函数的调用是要经过虚函数指针和虚函数表来间接推导的，在B的构造函数中，编译器会插入一些代码，将对象头部的vptr设置为指向B的虚函数表的指针，于是this->vf的推导使用的是B的虚函数表，当然只能跑到B的vf那儿去。而后来，当B构建完毕，轮到派生类对象部分构造时，派生类的构造函数会将对象头部的vptr改成指向派生类的虚函数表的指针，这时候虚函数调用机制才算是Enable了，以后的this->vf将使用派生类虚函数表来推导，从而到达正确的函数。
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