虛函數、普通成員函數訪問類的資料成員

虛函數、普通成員函數訪問類的資料成員：

class A

{

protected:

    int m_data;

public:

    A(int data = 0){ m_data = data;   }

    int GetData(){ return doGetData();}

    virtual   int   doGetData(){  return m_data;/*m_data ＝0 */}

};

 

class B:public   A

{

protected:

    int m_data;

public:

    B(int data = 1){ m_data = data;  }

    //這裡A 中的m_data = 0 ,B中的m_data = 1

 

    int doGetData(){  return m_data ;/*m_data ＝1 */}   //實現介面

};

 

class C:public B

//C繼承了A＆B類的方法＆屬性，且未從新定義介面，故介面還是B類中定義的

{

protected:

    int m_data;

public:

    C(int data = 2){ m_data = data;  }

    //這裡A 中的m_data = 0 ,B中的m_data = 1,C 類中的m_data = 2

};

 

int main()

{

C c( 10);

    cout<< c.GetData()<< endl; //輸出為：1

    cout<< c.A::GetData()<< endl;//輸出為：1

    cout<< c.B::GetData()<< endl; //輸出為：1

    cout<< c.C::GetData()<< endl; //輸出為：1

 

    cout<< c.doGetData()<< endl; //輸出為：1

    cout<< c.A::doGetData()<< endl; //輸出為：0

    cout<< c.B::doGetData()<< endl; //輸出為：1

    cout<< c.C::doGetData()<< endl; //輸出為：1

 

    system("pause");

    return 0;

}

分析：GetData()為普通成員函數，doGetData()為虛函數。而且，虛函數也像普通成員函數一樣，在最終調用時都要加this指標，

如A類的

int doGetData(){  return m_data ; }其實加this指標後，實際為：

virtual int doGetData( A* const this){  return this->m_data ; }，

如果不習慣用參數this，可以換成別的參數：

virtual int doGetData( A* const pa){  return pa->m_data ; }―――（代碼1）

 

而A類的普通成員函數GetData()也有this指標，即A類的

int GetData(){ return doGetData();}  實際為：

int GetData(A* const pa){ return
pa->doGetData();}――――（代碼2）

//注意，pa->doGetData()執行的是虛函數，有多態。

 

（1）c.GetData()：C類未定義GetData()，則調用父類B的GetData()，B類中也未定義，故調用祖父類A的GetData()，即GetData( A* const pa)，其中pa指向C類的對象c（實際上相當於調用GetData( C* const pc)，但由於C未定義GetData()，故無GetData( C* const pc)，則調用父類的GetData()，即GetData( B* const pb)，B類中也未定義，故調用祖父類A的GetData()，即GetData(
A* const pa)，即按GetData( C* const pc)、GetData( B* const pb)、GetData( A* const pa)的順序尋找調用的函數）。

然後執行（代碼2）中的pa->doGetData();由於doGetData()是虛函數，故執行虛函數表中的doGetData()，即會有多態，即調用C::doGetData()，而C::doGetData()未定義，故調用父類B的doGetData()，即

virtual int doGetData( B* const pb){  return pb->m_data ; }―――（代碼3）

其中pb指向C類的對象c。

即訪問的是B類中的m_data，即為1。

註：訪問類的虛函數有多態，而資料成員則沒有多態，比如對（代碼3）：

virtual int doGetData( B* const pb){  return pb->m_data; }，由於pb是B*類型，不管pb在記憶體中實際指向的是B對象，還是B的派生對象（如c），pb->m_data訪問的始終是B類中的m_data，即為1。

虛函數有多態，是因為虛函數表中的函數已被實際記憶體對象的函數覆蓋。而資料成員沒有多態，是因為訪問資料成員是訪問從指標地址開始，大小為sizeof(指標宣告類型)的記憶體區間（如A* p;則p->m_data是訪問從p開始，大小為sizeof(A)的區間；而B* p;則p->m_data是訪問從p開始，大小為sizeof(B)的區間）。

 

（2）c.A::GetData()：因為A中的GetData()可能被隱藏，所以如要訪問A中的GetData()，則需用c.A::GetData()，注意c.A::GetData()中A::只是範圍，表明c調用的是A類的GetData()函數，this指向c，即調用GetData( A* const pa)，其中pa指向C類的對象c。這與（1）的效果一樣，輸出也為1。

註：c.A::GetData()即調用GetData( A* const pa)，其中pa指向C類的對象c。

 

（3）c.B::GetData()：調用B中的GetData()，this指向c，即調用GetData( B* const pb)，其中pb指向C類的對象c。由於B類未覆蓋GetData()，即調用A類的GetData()，即調用調用GetData( A* const pa)，其中pa指向C類的對象c，則執行（代碼2）,這與（1）的效果也一樣，輸出仍為1。

 

（4）c.C::GetData()與（3）同理。

 

（5）c.doGetData()：因為C未覆蓋doGetData()，故執行B::doGetData()，即實際調用doGetData( B* const pb)，其中pb指向C類的對象c；即執行（代碼3），訪問的仍是B類中的m_data，即為1。

（6）c.A::doGetData()：調用A類的doGetData()，this指向c，即調用doGetData( A* const pa) ，其中pa指向C類的對象c，即執行（代碼1）,即訪問的是A類的m_data，即為0。

 

（7）c.B::doGetData()和（8）c.C::doGetData()亦同理。

 

總之：記住下面二點：

《1》普通成員函數和虛函數都在參數列表中加入this指標。（參見《深入探索C++物件模型》P147）

《2》虛函數有多態，而資料成員則沒有多態。

《3》普通成員函數是根據this指標類型（如A*，或B*，或C*），虛函數則是根據指向指標實際指向的記憶體對象。

 

虛函數調用本質：M* p, p->VF()。在記憶體中定位地址p，調用p處的虛表指標指向的虛表中的VF(N* const pn)。如C c; A* p= &c; p-> doGetData()則是在記憶體中定位地址p，並調用doGetData( A* const pa)，其中pa為c的起始地址。

其實也不是那麼高深，對A* p= &c，則相當於知道了一個A對象a0（它其實是屬於C類的，但編譯器不管它是否屬於C類，只把它當普通的A對象,由於p所指對象為A類型，故p的操作也只能訪問到從p開始的大小為sizeof(M)的區間），要訪問資料成員時，根據相對於記憶體位址p的位移量來尋找資料成員。如有虛函數（VF()），則在p記憶體處的虛表指標__vfptr所指向的虛表中尋找VF()並調用即可。

 

如想快速看結果，可不必用this。如果是普通成員函數，則看函數在哪個類裡，訪問的則是哪個類的資料成員；如果是虛函數，則訪問實際指向記憶體對象的虛函數。

 

 

――――――――――――――――――――――――

附：

對代碼：

class M

{

public:

    M(): m_c( 300), m_d( 400), m_ch(
'a'), m_ch2( 'b'){}

    void Fun()

    {

       int i= m_d;

       char ch= m_ch2;

    }

    int m_c;

    int m_d;

    char m_ch;

    char m_ch2;

};

Fun()函數的反組譯碼如下：

     void Fun()

     {

01271580  push        ebp 

01271581  mov         ebp,esp

01271583  sub         esp,0E4h

01271589  push        ebx 

0127158A  push        esi 

0127158B  push        edi 

0127158C  push        ecx 

0127158D  lea         edi,[ebp-0E4h]

01271593  mov         ecx,39h

01271598  mov         eax,0CCCCCCCCh

0127159D  rep stos    dword ptr es:[edi]

0127159F  pop         ecx 

012715A0  mov         dword ptr [ebp-8],ecx

         int i= m_d;

012715A3  mov         eax,dword ptr [this]

012715A6  mov         ecx,dword ptr [eax+4]

012715A9  mov         dword ptr [i],ecx

         char ch= m_ch2;

012715AC  mov         eax,dword ptr [this]

012715AF  mov         cl,byte ptr [eax+9]

012715B2  mov         byte ptr [ch],cl

     }

012715B5  pop         edi 

012715B6  pop         esi 

012715B7  pop         ebx 

012715B8  mov         esp,ebp

012715BA  pop         ebp 

012715BB  ret      

類中資料成員的對齊如下：

m_c    m_c   m_c   m_c   

m_d    m_d   m_d   m_d

m_ch  m_ch2   _     _

 

類訪問資料成員，是在當前類對象的起始處（即this）處，加上資料成員的位移量。例如，設this指標地址為XXX，則m_c地址為（XXX+0），m_d地址為（XXX+4），m_ch地址為（XXX+8），m_ch2地址為（XXX+9）。

 

（1）對2個類的對象指標進行類型轉換時，如果這2個類有繼承關係，則轉換後有一定位移。如class A{ int i;}; class B{ int k}; class C: public A, public B{};

則對C* pc= new C;//設pc=XXX

B* pb= pc;//B部分相對C起始的位移為4，pb=XXX+4。

如所示：

（2）而如果2個類沒有繼承關係，則轉換後沒有位移：

class A

{

public:

    A(): m_a( 100), m_b( 200){}

    void Print()

    {

       cout<< "A::Print()"<< endl;

    }

    int m_a;

    int m_b;

};

class C

{

public:

    C(): m_c( 300), m_d( 400), m_e( 500){}

    void Print()

    {

       cout<< m_d<< endl;

    }

    int m_c;

    int m_d;

    int m_e;

 

};

void main()

{

    A a;

    A* pa= &a;//設pa=XXX

    C *pc= ( C*)( &a);//pc=XXX，沒有位移。

    pc->Print();

/*輸出200。訪問C中的m_d，因為m_d在C類中相對C類起始地址的位移量為4，所以相當於訪問從XXX開始的第4個位元組開始的int值，即訪問（XXX+4）的int值，而由於（XXX+4）處的值是被A::m_b賦值為200，所以m_d＝200，而不是400。*/

 

    system("pause");

}