虛函數，看看吧

虛 函 數

    說一個人後入為主，通常是說耳根子軟，人家說什麼就把原先的忘掉了，別人說向東走，他就向東走，一會兒有人說向西了，他立馬趕回來。不過好處顯而易見，這個人特別聽話，如果你有時候不知道自己要幹什麼，或者不確定一會兒要幹什麼，那麼就叫他在旁邊等著，到你拿定主意的時候，再告訴他你的要求，讓他照辦。現實中這樣的事情並不少見，秘書需要作記錄、寫報告、安排行程、聯絡客戶等等，而這些工作都是在你的指示下去做的。如果編程的時候也有這麼聽話的代碼就好了，當然這不是做夢，這完全可以實現。

    求解方程時有一個未知數的概念，用一個可以為任意數的符號代表一個暫時不知道值的數，然後通過運算規則得到符合要求的值，用編程的角度來看，就是加上了一個間接層，我們暫時不處理數值，而是處理一個與數值有關的符號，如果變化的是數值也就是對應的屬性，我們可以用成員變數來處理；如果變化的是運算規則呢？y=f（x），這個f(x)是可變的，要讓我們的解決方案通用於各種可能的f(x)，那就要提供一個間接層來串連不同的函數，在C++中用函數指標就可以辦到。

    指標的作用就是可以儲存某種類型的對象在記憶體中的位置，改變指標的值就可以讓他指向不同對象。（指標本身也是一個類型）

    編譯器是如何?對虛函數在運行時刻確定被調用函數的代碼呢？也就是說，虛函數實際上是如何被編譯器處理的呢？這裡把“標準的”方式簡單介紹一下。

    “標準”方式，也就是所謂的“VTABLE”機制。編譯器發現一個類中有被聲明為virtual的函數，就會為其建立一個虛函數表，也就是VTABLE。VTABLE實際上是一個函數指標的數組，每個虛函數佔用這個數組的一個位置。一個類只有一個VTABLE，不管它有多少個執行個體。衍生類別有自己的VTABLE，但是衍生類別的VTABLE與基類的VTABLE有相同的函數排列順序，同名的虛函數被放在兩個數組的相同位置上。在建立類執行個體（對象）的時候，編譯器還會在每個執行個體的記憶體中增加一個vptr欄位(虛函數表指標)，該欄位指向本類的VTABLE。通過這些手段，編譯器在看到一個虛函數調用的時候，就會將這個調用改寫，如下面的例子：

class A
{
public:
    virtual void foo() { cout << "A::foo() is called" << endl;}
};

class B: public A
{
public:
    virtual void foo() { cout << "B::foo() is called" << endl;}
};

那麼，在使用的時候，我們可以：

A * a = new B();
a->foo();       // 在這裡，a雖然是指向A的指標，但是被調用的函數(foo)卻是B的!

void bar(A * a)
{
    a->foo();  // 被調用的是A::foo() 還是B::foo()？
}
因為foo()是個虛函數，所以在bar這個函數中，只根據這段代碼，無法確定這裡被調用的是A::foo()還是B::foo()，但是可以肯定的說：如果a指向的是A類的執行個體，則A::foo()被調用，如果a指向的是B類的執行個體，則B::foo()被調用。

編譯時間bar這個函數會被改寫為：

void bar(A * a)
{
    (a->vptr[1])();
}

    因為衍生類別和基類的foo()函數具有相同的VTABLE索引，而他們的vptr又指向不同的VTABLE，因此通過這樣的方法可以在運行時刻決定調用哪個foo()函數。

    雖然實際情況遠非這麼簡單，但是基本原理大致如此。如類X的物件模型如所示:

 　　虛函數的多態性只能通過對象指標或對象的引用調用來實現，如下的調用：
　

X obj;X* ptr = &obj; X& ref = obj;ptr->VirtualFunc();ref.VirtualFunc();

　　將被C++編譯器轉換為如下的形式。
　

( *ptr->vptr[2] )(ptr);( *ptr->vptr[2] )(&ref);

　　其中的2表示VirtualFunc在類的虛函數表的第2個槽位。因此，在C++中用函數指標實現虛函數，編譯器在類中隱藏了一個函數指標數組（因為成員函數可能有很多，叫做虛函數表）。顯然這裡增加了一個尋找函數位置的步驟，所以，使用虛函數將降低執行效率，需要在效率和靈活性之間的取捨。虛函數的調用相當於一個C的函數指標調用，其效率也並未降低多少。

我們用C++來看一下虛函數的效果

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

class NormalA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalA." << endl; }

};

class NormalB : public NormalA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalB." << endl; }

};

class NormalC : public NormalB{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalC." << endl; }

};

　

class VirtualA{

public:

virtual void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualA." << endl; }

};

class VirtualB : public VirtualA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualB." << endl; }

};

class VirtualC : public VirtualB{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualC." << endl; }

};

int main()

{

NormalA na;

NormalB nb;

NormalC nc;

VirtualA va;

VirtualB vb;

VirtualC vc;

NormalA * pna;

VirtualA * pva;

na.DoSomething();

nb.DoSomething();

nc.DoSomething();

　

va.DoSomething();

vb.DoSomething();

vc.DoSomething();

　

pna = &na;

pna->DoSomething();

pna = &nb;

pna->DoSomething();

pna = &nc;

pna->DoSomething();

　

pva = &va;

pva->DoSomething();

pva = &vb;

pva->DoSomething();

pva = &vc;

pva->DoSomething();

cin.get();

return 0;

}

結果是

This is class NormalA. //調用的是NormalA：：DoSomething();

This is class NormalB. //調用的是NormalB：：DoSomething();

This is class NormalC. //調用的是NormalC：：DoSomething();

This is class VirtualA. //調用的是VirtualA：：DoSomething();

This is class VirtualB. //調用的是VirtualB：：DoSomething();

This is class VirtualC. //調用的是VirtualC：：DoSomething();

This is class NormalA. //調用的是NormalA：：DoSomething(); 沒有虛函數表，NormalA *指定了類型

This is class NormalA. //調用的是NormalA：：DoSomething(); 沒有虛函數表，NormalA *指定了類型

This is class NormalA. //調用的是NormalA：：DoSomething(); 沒有虛函數表，NormalA *指定了類型

This is class VirtualA. //調用的是VirtualA：：DoSomething(); 虛函數表指標指向的是VirtualA

This is class VirtualB. //調用的是VirtualB：：DoSomething(); 虛函數表指標指向的是VirtualB

This is class VirtualC. //調用的是VirtualC：：DoSomething(); 虛函數表指標指向的是VirtualC