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C++虚函数表精讲教程,直戳多态的实现机制

柔情似水 已关注

C++中的虚函数表(Virtual Function Table,简称VTable)是实现多态性的一种机制。在C++中,定义了虚函数的类会在其对象的内存布局中包含一个指向虚函数表的指针。虚函数表中保存了该类的虚函数的地址。

首先,让我们看一个简单的例子来理解虚函数表的概念:

  1. #include<iostream>
  2. using namespace std;
  3. class Animal {
  4. public:
  5. virtual void sound() {
  6. cout << "Animal Sound" << endl;
  7. }
  8. };
  9. class Dog : public Animal {
  10. public:
  11. void sound() {
  12. cout << "Bark" << endl;
  13. }
  14. };
  15. class Cat : public Animal {
  16. public:
  17. void sound() {
  18. cout << "Meow" << endl;
  19. }
  20. };
  21. int main() {
  22. Animal *animal;
  23. Dog dog;
  24. Cat cat;
  25. animal = &dog;
  26. animal->sound(); // 输出Bark
  27. animal = &cat;
  28. animal->sound(); // 输出Meow
  29. return 0;
  30. }

在这个例子中,我们定义了一个基类Animal和两个派生类Dog和Cat。在基类Animal中,我们定义了一个虚函数sound()。在派生类中,我们分别重写了sound()函数。在主函数中,我们定义了一个指向Animal类型的指针,然后将它分别指向Dog和Cat对象。当调用指针的虚函数sound()时,会根据实际指向的对象所在的类去调用相应的虚函数。这就实现了多态性。

现在让我们来解释虚函数表的工作原理。

当定义了一个类并声明了一个虚函数时,编译器会为这个类创建一个虚函数表。这个表是一个指针数组,它的每个元素都指向一个虚函数。

在示例中,编译器为Animal,Cat和Dog类分别创建了虚函数表。这些表中包含了一个指向sound()函数的指针。

当我们创建一个Animal对象时,编译器会在该对象的内存布局中添加一个指向该类虚函数表的指针。当我们创建派生类的对象时,编译器会将这个指针指向派生类的虚函数表。

当我们调用虚函数时,编译器会根据对象的虚函数指针找到相应的虚函数表,并跳转到正确的函数地址执行。

需要注意的是,虚函数表是在编译阶段创建的,而不是运行时。每个类只有一个虚函数表,所有对象共享同一个虚函数表。这样就节省了内存空间。

总结一下,C++的虚函数表是实现多态性的一种机制。它通过在对象的内存布局中添加一个指向虚函数表的指针来实现,虚函数表中保存了该类的虚函数的地址。通过使用虚函数表,编译器能够在运行时决定使用哪个虚函数,从而实现多态性。

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灰烟飞
10月19日

虚函数表的解释清晰易懂,实例示例也很有帮助。

变相怪杰
10月23日

代码示例展示了多态性的真实运作,学到了虚函数表在对象内存布局中的位置。

谁予琴乱
11月01日

这是理解C++多态性的重要一课,特别是虚函数表的作用,文章解释得太好了。

呓语
11月12日

用实际代码展示虚函数的工作原理很直观,建议加入更多有关内存布局的图解。

私欲
11月19日

虚函数表在编译阶段创建这一点十分关键,文中讲解到位,理解多态性更轻松。

梦回旧景
11月21日

解释很详细,代码例子直观,希望能看到关于运行时效率影响的讨论。

巴黎港
12月01日

详解了虚函数表的机制和用途,期待更多关于异构集合应用的实例分析。

妥协
12月05日

虚函数表节省内存的设计很精妙,实践中使用多态性的指南在此基础上容易实现。

韦则海
12月14日

例子通俗易懂,是学习对象模型特别是多态应用编程的重要资料。

韦学斌
12月17日

建议参考书籍《Effective C++》,深度理解多态性有帮助。

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