多態實現的原理------新標準c++程式設計

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  “多態”的關鍵在於通過基類指標或引用調用一個虛函數時，編譯時間不確定到底調用的是基類還是衍生類別的函數，運行時才確定。例子：

#include<iostream>using namespace std;class A{public:int i;virtual void func(){};virtual void func2(){};　　          //如果為只有一個去掉 virtual 關鍵字即virtual void func2(){};變為 void func2(){}; 輸出結果不變 仍為 8,12 };                                                   //當 virtual 關鍵字都去掉時，結果才為 4,8class B :public int j;void func(){}};int main(){cout<<sizeof(A)<<","<<sizeof(B);};

　　輸出結果：

8,12

　　如果將程式中的 virtual 關鍵字去掉：

#include<iostream>using namespace std;class A{public:int i;void func(){};void func2(){};};class B :public A{int j;void func(){}};int main(){cout<<sizeof(A)<<","<<sizeof(B);};

　　輸出結果：

4,8

　　對比發現，有了虛函數以後，對象佔用的儲存空間比沒有虛函數時多了4個位元組。實際上，任何有虛函數的類及其衍生類別的對象都包含這多出來的4個位元組，這4個位元組就是實現多態的關鍵——它位於Object Storage Service空間的最前端，其中存放虛函數表的地址。

　　每一個有虛函數的類（或有虛函數的類的衍生類別）都有一個虛函數表，該表的任何對象中都放著該虛函數表的指標（可以認為這是由編譯器自動添加到建構函式中的指令完成的）。虛函數表是編譯器產生的，程式運行時被載入記憶體。一個類的虛函數表中列出了該類的全部虛函數地址。例如，在上面的程式中，類A對象的儲存空間以及虛函數表（假定類A還有其他虛函數）

 

　　類B對象的儲存空間以及虛函數表（假定類B還有其他虛函數）

　　多態的函數調用語句被編譯成根據基類指標所指向的（或基類引用所引用的）對象中存放的虛函數表的地址，在虛函數表中尋找虛函數地址，並調用虛函數的一系列指令。

　　假設pa的類型是A*，則pa->func()這條語句的執行過程如下：

　　　　（1）取出pa指標所指位置的前4個位元組，即對象所屬的類的虛函數表的地址（在64位電腦中，由於指標佔8個位元組，所以要取出8個位元組）。如果pa指向的是類A的對象，則這個地址就是類A的虛函數表的地址；如果pa指向的是類B的對象，則這個地址就是類B的虛函數表的地址。

　　　　（2）根據虛函數表的地址找到虛函數表，在其中尋找要調用的虛函數的地址。不妨認為虛函數表是以函數名作為索引來尋找的，雖然還有更高效的尋找方法。如果pa指向的是類A的對象，自然就會在類A的虛函數表中尋找A::func的地址；如果pa指向的是類B的對象，就會在類B的虛函數表中查出B::func的地址。類B沒有自己的func2函數，因此在類B的虛函數表中儲存的是A::func2的地址，這樣，即便pa指向類B的對象，"pa->func2();"這條語句在執行過程中也能在類B的虛函數表中找到A::func2的地址。

　　　　（3）根據找到的虛函數的地址調用虛函數。

　　由以上過程可以看出，只要是通過基類指標或基類引用調用虛函數的語句，就一定是多態的。也一定會執行上面的查表過程，哪怕這個虛函數僅在基類中有，在衍生類別中沒有。

 

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