c++的多态和虚函数.md

C++ 的多态和虚函数

• is-a 模型

  一个函数的参数是基类的话，那么可以对于这个函数的调用，实参既可以传递基类对象又可以传递子类对象。

  class base
  {
  
  };
  
  class derived:public base
  {
  
  };
  
  void test1(base b)
  {
      cout<<"test1"<<endl;
  }
  
  int main()
  {
      base b;
      derived d;
  
      test1(b);    //传递的是基类的对象
      test1(d);    //传递的是派生类的对象
  
      return 0;
  }
  

  这样可能会带来一个问题

  对于下面的代码，编译是可以通过的，但是运行会报错。

  void test2(base arr_b[],int num)
  {
      for(int i=0;i<num;i++)
      {
          arr_b[i].print();
      }
  }
  
  int main()
  {
      derived d[10];
      test2(d,10);
      return 0;
  }
  

  运行会报错的原因是，对于传递过来的数组,

  // 编译器对于 arr_b[i] 具体的工作是： 
  arr_b + sizeof(base) * i
  

  那么，如果传递过来的是derived的类型，那么就会出问题。因为，每个数组里面的对象的大小，应该是sizeof(derived)。这样程序就会core掉。

  —— from 《more effective c++ 》 条款三 不要把多态应用于数组

• 虚函数/虚函数表

  • 什么是虚函数？什么是多态？

    思考一下这段代码，如果什么都联想不起来，那就需要再看一看 c++ primer 这本书了。

    base * b = new derived();
    b->print();
    

  • 怎么样实现多态和虚函数？

    答案就是虚函数表和虚函数指针。

    class C1
    {
        public:
            virtual ~C1();
            virtual void f1();
            virtual int f2(char c) const;
            virtual void f3(const string & s);
    
            void f4();
    };
    

    C1的虚函数表 :

    

    注意虚函数表里面只有虚函数

    再来看 派生类C2

    class C2 : public C1
    {
        public:
        C2();
        virtual ~C2();
        virtual void f1();
        virtual void f5(char * str);
    }
    

    这是C2的虚函数表

    思考一个问题：

    void makeCall(C1 * p_c1)
    {
        p_c1->f1();
    }
    

    只看这段代码，其实是不知道会执行的是C1::f1 , 还是 C2::f2 。因为不知道p_c1指向的是那个基类对象还是派生类的对象。

    那么，在运行的时候，怎么知道调用那个函数？

    1. 找到p_c1指向的虚函数指针。（一般在对象的头部）

    2. 根据虚函数指针找到虚函数表，从虚函数表里面找到f1函数。

    3. 然后执行这个函数。

• 使用虚函数的代价

  • 每个对象的大小会变大 ，多了一个指针的大小

  • 每个类会多一张虚函数表

    （这个虚函数表会存放在哪里？）

    《more effective c++ 》 条款24 p86页

  • 执行虚函数的时候，需要查表（效率上会慢一点）