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C++虚函数表的工作原理

2013年04月08日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1892字 ⁄ 字号 评论关闭

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虚函数表工作原理 
C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”,这是一种泛型技术。所谓泛型技术,说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如:模板技术,RTTI技术,虚函数技术,要么是试图做到在编译时决议,要么试图做到运行时决议。 
关于虚函数的使用方法,我在这里不做过多的阐述。大家可以看看相关的C++的书籍。在这篇文章中,我只想从虚函数的实现机制上面为大家 一个清晰的剖析。 
当然,相同的文章在网上也出现过一些了,但我总感觉这些文章不是很容易阅读,大段大段的代码,没有图片,没有详细的说明,没有比较,没有举一反三。不利于学习和阅读,所以这是我想写下这篇文章的原因。也希望大家多给我提意见。 言归正传,让我们一起进入虚函数的世界。 虚函数表 
对C++ 了解的人都应该知道虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。 在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。这样,在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了 这个实例的内存中,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表就显得由为重要了,它就像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。 这里我们着重看一下这张虚函数表。在C++的标准规格说明书中说到,编译器必需要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置(这是为了保证正确取到虚函数的偏移量)。
这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。

听我扯了那么多,我可以感觉出来你现在可能比以前更加晕头转向了。 没关系,下面就是实际的例子,相信聪明的你一看就明白了。 假设我们有这样的一个类: class Base { public: 
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; } virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; } virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; } }; 
按照上面的说法,我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程: typedef void(*Fun)(void);

Base b; 
Fun pFun = NULL; 
// //得到Vprt的地址,取出它的值就是Vtable的地址,如何取出呢它指向的值呢? //只要把它转换为指针,解引用就可以了 //是那种类型的指针呢? 
//一个指针4字节,故只要是4字节的类型就可以 long* vptrAdd=(long*)(&b); 
cout << "虚函数表地址:" << (int*)(&b) << endl; 
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址:" << (int*)*(int*)(&b) << endl; // Invoke the first virtual function pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)); pFun(); 
实际运行经果如下:(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3) 虚函数表地址:0012FED4 
虚函数表 — 第一个函数地址:0044F148 

面试题16:访问基类的私有虚函数 
写出以下程序的输出结果: 
#include <iostream.h> class A

{  virtual void g()  {   cout << "A::g" << endl;  } private:  virtual void f()  {   cout << "A::f" << endl;  } }; 
class B : public A {  void g()  {   cout << "B::g" << endl;  }  virtual void h()  {   cout << "B::h" << endl;  } }; 
typedef void( *Fun )( void ); void main() {  B b;  Fun pFun;  for(int i = 0  i < 3; i++)  {   pFun = ( Fun )*( ( int* ) * ( int* )( &b ) + i );   pFun();  }  } 
 
输出结果: 
B::g A::f B::h

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