我們知道通過乙個指向之類的父類指標可以呼叫子類的虛方法,因為子類的方法會覆蓋父類同樣的方法,通過這個指標可以找到物件例項的位址,通過例項的位址可以找到指向對應方法表的指標,而通過這個方法的名字就可以確定這個方法在方法表中的位置,直接呼叫就行,在多繼承的時候,乙個類可能有多個方法表,也就有多個指向這些方法表的指標,乙個類有多個父類,怎麼通過其中乙個父類的指標呼叫之類的虛方法?
其實前面幾句話並沒有真正說清楚,在單繼承中,父類是怎麼呼叫子類的虛方法的,還有多繼承又是怎麼實現這點的,想知道這些,請認真往下看。
我們先看單繼承是怎麼實現的。先上兩個簡單的類:
#include using執行結果如下:namespace
std;
class
a
virtual ~a(){}
virtual
void
geta()
void seta(int
_a)
inta;
};class b:public
a
virtual ~b(){}
virtual
void
geta()
virtual
void
getb()
private
:
intb;
};typedef
int (*fun)(void
);void
testa()
cout
<
b b ;
a* b1=&b;
cout
<
類b的虛方法(第0個是b的析構函式)通過類b的例項:
"<
int** pvtab1 = (int**)&b;
for (int i=1; (fun)pvtab1[0][i]!=null; i++)
cout
<
cout
<
類b的虛方法(第0個是b的析構函式)通過類a的指標:
"<
int** pvtab2 = (int**)&*b1;
for (int i=1; (fun)pvtab2[0][i]!=null; i++)
cout
<
cout
<
"<
cout
通過執行結果我們知道:通過父類指向子類的指標呼叫的是子類的虛方法。在單一繼承中,雖然父類有父類的虛方法表,子類有子類的虛方法表,但是子類並沒有指向父類虛方法的指標,在子類的例項中,子類和父類是公用乙個虛方法表,當然只有乙個指向方法表的指標,為什麼可以公用乙個虛方法表呢,虛方法表的第乙個方法是析構函式,子類的方法會覆蓋父類的同樣的方法,子類新增的虛方法放在虛方法表的後面,也就是說子類的虛方法表完全覆蓋父類的虛方法表,即子類的每個虛方法與父類對應的虛方法,在各種的方法表中的索引是一樣的。
但是在多繼承中就不是這樣了,第乙個被繼承的類使用起來跟單繼承是完全一樣的,但是後面被繼承的類就不是這樣了,且仔細往下看。
還是先上3個簡單的類
#include using執行結果如下:namespace
std;
class
a
virtual ~a(){}
virtual
void
geta()
inta;
};class
b
virtual ~b(){}
virtual
void
sb()
virtual
void
getb()
private
:
intb;
};class c:public a,public
b
virtual ~c(){}
virtual
void getb()//
覆蓋類b的同名方法
virtual
void
getc()
virtual
void
justc()
private
:
intc;
};typedef
int (*fun)(void
);void
testc()
cout
cout
<
類c的虛方法(第0個是c的析構函式)(通過b型別的指標):
"<
pvtab1 = (int**)&*b;
for (int i=1; (fun)pvtab1[0][i]!=null; i++)
}
從結果說話:
sizeof(c)=20,我們並不意外,在單繼承的時候,父類和子類是公用乙個指向虛方法表的指標,在多繼承中,同樣第乙個父類和子類公用這個指標,而從第二個父類開始就有自己單獨的指標,其實就是父類的例項在子類的記憶體中保持完整的結構,也就是說在多重繼承中,之類的例項就是每乙個父類的例項拼接而成的,當然可能因為繼承的複雜性,會加一些輔助的指標。
指標a與指標c指向同乙個位址,即c的首位址,而b所指的位址與a所指的位址相差8位元組剛好就是類a例項的大小,也就是說在c的記憶體布局中,先存放了a的例項,在存放b的例項,sizeof(b)=8(欄位int b和指向b虛方法表的指標),在家上c自己的字段int c剛好是20位元組。
讓我有點意外的是:方法b::sb,c::getb並沒有出現在類c的方法表中,而且c::getb是c覆寫b中的getb方法,怎麼沒有出現在c的方法表中呢?在《深入探索c++物件模型》一書中講到,這兩個方法同時應該出現在c的方法表中,同樣也會覆蓋b的虛方法表。可能是不通的編譯器有不同的實現,我用的是vs2010,那本書上講的是編譯器cfront
ok,我們不用管不同的編譯器實現上的區別,這點小區別無傷大雅,虛方法的呼叫機制還是一樣的。
先來分析幾個小例子,看看虛方法的實現機制。
c* c=new c();
a* a=c;
a->geta();
c->geta();
c->getc();
a->geta() -> (a->vptr1[1])(a); // geta在方法表中的索引是1
c->geta() -> (c->vptr1[1])(c); // geta在方法表中的索引是1
c->getc() -> (a->vptr1[2])(c); // getc在方法表中的索引是2
vptr1表示指向類c第乙個方法表的指標,這個指標實際的名字會複雜一些,暫且將指向類c的第乙個方法表的指標命名為vptr2,下面會用到這個指標。
再來分析幾行**:
b* b=c;
c->getb();
b->getb();
b* b=c+sizeof(a);
c所指的位址加上a的大小,剛好是b所指的位址。
c->getb();同樣需要轉換,因為方法getb根本不在c所指的那個方法表中,可能轉換成這個樣子(實際轉換成啥樣子我真不知道):
this=c+sizeof(a);
(this->vptr2[2])(c);
如果像編譯器cfront所說的那樣,方法getb在vptr1所指的方法表中,那麼就不用產生調整this指標了,如果在vptr1所指的方法表中,就讓方法表變大了,且跟別的方法表是重複的。
b->getb();就不需要做過多的轉換了,因為b正好指向vptr2,可能轉換成下面這個樣子:
b->getb() -> (b->vptr2[2])(b); // getb在方法表中的索引是2
總之指標所指的方法表如果沒有要呼叫的方法,就要做調整,虛方法需要通過方法表呼叫,相對於非虛方法,效能就慢那麼一點點,這也是別人常說的c++效能不如c的其中一點。
虛多繼承就更麻煩了,不熟悉可能就會被坑。《深入探索c++物件模型》這本書是這樣建議的:不要在乙個virtual base class中宣告nonstatic data members,如果這樣做,你會距複雜的深淵越來越近,終不可拔。
virtual base class還是當做介面來用吧。
虛方法的呼叫是怎麼實現的 單繼承VS多繼承
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虛繼承之單繼承的記憶體布局
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