欧易

欧易(OKX)

国内用户最喜爱的合约交易所

火币

火币(HTX )

全球知名的比特币交易所

币安

币安(Binance)

全球用户最多的交易所

C++面向对象总结:虚指针与虚函数表,干货又来了

2022-10-09 17:50:47 301

摘要:最近在逛B站的时候发现有候捷老师的课程,如获至宝。因此,跟随他的讲解又复习了一遍关于C++的内容,收获也非常的大,对于某些模糊的概念及遗忘的内容又有了更深的认识。以下内容是关于虚函数表、虚函数指针,而C++中的动态绑定实现和这两个内容是分不...

最近在逛B站的时候发现有候捷老师的课程,如获至宝。因此,跟随他的讲解又复习了一遍关于C++的内容,收获也非常的大,对于某些模糊的概念及遗忘的内容又有了更深的认识。

以下内容是关于虚函数表、虚函数指针,而C++中的动态绑定实现和这两个内容是分不开的。

一,虚函数表、虚指针

当一个类在实现的时候,如果存在一个或以上的虚函数时,那么这个类便会包含一张虚函数表。而当一个子类继承并重写了基类的虚函数时,它也会有自己的一张虚函数表。

当我们在设计类的时候,如果把某个函数设置成虚函数时,也就表明我们希望子类在继承的时候能够有自己的实现方式;如果我们明确这个类不会被继承,那么就不应该有虚函数的出现。

下面是某个基类A的实现:

从下图中可以看到该类在内存中的存放形式,对于 虚函数的调用是通过查虚函数表来进行的 ,每个虚函数在虚函数表中都存放着自己的一个地址,而如何在 虚函数表中进行查找,则是通过虚指针来调用 ,在内存结构中它一般都会放在类最开始的地方,而对于普通函数则不需要通过查表操作。这张 虚函数表是 什么时候被创建的呢?它是 在编译的时候产生 ,否则这个类的结构信息中也不会插入虚指针的地址信息。

以下例子包含了继承关系:

以上三个类在内存中的排布关系如下图所示:

对于非虚函数,三个类中虽然都有一个叫 func2 的函数,但他们彼此互不关联,因此都是各自独立的,不存在重载一说,在调用的时候也不需要进行查表的操作,直接调用即可。

由于子类B和子类C都是继承于基类A,因此他们都会存在一个虚指针用于指向虚函数表。注意,假如子类B和子类C中不存在虚函数,那么这时他们将共用基类A的一张虚函数表,在B和C中用虚指针指向该虚函数表即可。但是,上面的代码设计时子类B和子类C中都有一个虚函数 vfunc1 ,因此他们就需要各自产生一张虚函数表,并用各自的虚指针指向该表。由于子类B和子类C都对 vfunc1 作了重载,因此他们有三种不同的实现方式,函数地址也不尽相同,在使用的时候需要从各自类的虚函数表中去查找对应的 vfunc1 地址。

对于虚函数 vfunc2 ,两个子类都没有进行重载操作,所以基类A、子类B和子类C将共用一个 vfunc2 ,该虚函数的地址会分别保存在三个类的虚函数表中,但他们的地址是相同的。

从上图可以发现,在类对象的头部存放着一个虚指针,该虚指针指向了各自类所维护的虚函数表,再通过查找虚函数表中的地址来找到对应的虚函数。

对于类中的数据而言,子类中都会包含父类的信息。如上例中的子类C,它自己拥有一个变量 m_data1 ,似乎是和基类中的 m_data1 重名了,但其实他们并不存在联系,从存放的位置便可知晓。

二,关于动态绑定

首先来说一说静态绑定: 静态绑定是指在 程序编译 过程中,把函数(方法或者过程)调用与响应调用所需的代码结合的过程(如何理解呢?)

来看一段代码:

可以看到调用的却是派生类的函数。

在没有加 virtual 关键字的时候,通过基类指针指向派生类对象时, 基类指针只能访问派生类的成员变量,但是不能访问派生类的成员函数。 这是因此在系统编译过程中,已经将area()函数和shape类绑定在一起了。

而动态绑定是在加了 virtual 关键字以后,派生类中的成员函数在重写的时候会自动生成自己的虚函数表(单独的一个地址),并通过虚指针指向该地址。

即:shape指针->vptr->Rectangle::area()

​通过以上内容,我们可以知道在使用基类指针调用虚函数的时候,它能够根据所指的类对象的不同来正确调用虚函数。而这些能够正常工作,得益于虚指针和虚函数表的引入,使得在程序运行期间能够动态调用函数。

动态绑定有以下三项条件要符合:

使用指针进行调用

指针属于up-cast后的

调用的是虚函数

静态绑定,他们是类对象直接可调用的,而不需要任何查表操作,因此调用的速度也快于虚函数。

写在最后:其实每个人都有自己的选择,学编程,每一种编程语言的存在都有其应用的方向,选择你想从事的方向,去进行合适的选择就对了!对于准备学习编程的小伙伴,如果你想更好的提升你的编程核心能力(内功)不妨从现在开始!

编程学习书籍分享:

编程学习视频分享:

整理分享(多年学习的源码、项目实战视频、项目笔记,基础入门教程)

欢迎转行和学习编程的伙伴,利用更多的资料学习成长比自己琢磨更快哦!

对于C/C++感兴趣可以关注小编在后台私信我:【编程交流】一起来学习哦!可以领取一些C/C++的项目学习视频资料哦!已经设置好了关键词自动回复,自动领取就好了!

版权声明:本站所有文章皆是来自互联网,如内容侵权可以联系我们( 微信:bisheco )删除!

相关推荐

    友情链接
    币圈社群欧易官网