c++ virtual总结

ゝ一世哀愁。 2022-08-03 23:43 13阅读 0赞

c++是一门面向对象的语言，但是它和c\#，java不同，它没有反射机制。没有反射机制使得c++在语言的一些设计方面与其他语言有点不一样，主要体现在智能化方面，许多东西得程序员明确指定，例如本文要讲的virtual关键字。virtual是在运行时才体现的，而c++在运行时无法使用反射来确定当前类的父类是否有此方法，此方法是否被重载等信息，所以必须在写代码时用virtual来明确指明，然后通过编译器做一些特殊处理（也就是使用虚表）。

我们见到virtual最多的地方是在c++里面的多态实现。

// dynamic\_poly.h \#include <iostream> // 公共抽象基类Vehicle class Vehicle \{ public: virtual void run() const = 0; \}; // 派生于Vehicle的具体类Car class Car: public Vehicle \{ public: virtual void run() const \{ std::cout << "run a car/n"; \} \}; // 派生于Vehicle的具体类Airplane class Airplane: public Vehicle \{ public: virtual void run() const \{ std::cout << "run a airplane/n"; \} \};

// dynamic\_poly\_1.cpp \#include <iostream> \#include <vector> \#include "dynamic\_poly.h" // 通过指针run任何vehicle void run\_vehicle(const Vehicle\* vehicle) \{ vehicle->run(); // 根据vehicle的具体类型调用对应的run() \} int main() \{ Car car; Airplane airplane; run\_vehicle(&car); // 调用Car::run() run\_vehicle(&airplane); // 调用Airplane::run() \}

上面的例子来自于[http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=948][http_www.vckbase.com_document_viewdoc_id_948]，这篇文章里面还提到了多态的一些别的例子。关于多态的文章还有孟岩写的一篇[http://blog.csdn.net/wuliming\_sc/archive/2009/01/31/3855906.aspx][http_blog.csdn.net_wuliming_sc_archive_2009_01_31_3855906.aspx]，可以看看。

在很多多态的例子中，我们都可以看到将基类的方法声明为纯虚函数（virtual void run() const = 0;），这样可以要求子类必须实现这个方法，同时可以体现面向接口编程。

对于使用了virtual之后编译器会做些什么，我觉得用代码更容易说明问题。下面的例子来自[http://www.cppblog.com/zhangyq/archive/2009/06/13/87597.html][http_www.cppblog.com_zhangyq_archive_2009_06_13_87597.html]。

1 编译器会为这个类的虚函数添加一个虚表，类似下面的：  
// Pseudo-code (not C++, not C) for a static table defined within file Base.cpp  
// Pretend FunctionPtr is a generic pointer to a generic member function  
// (Remember: this is pseudo-code, not C++ code)  
FunctionPtr Base::\_\_vtable\[5\] = \{  
&Base::virt0, &Base::virt1, &Base::virt2, &Base::virt3, &Base::virt4  
\};

2 然后增加一个指向虚表的指针为每一个类对象，这个指针是隐藏的  
// Your original C++ source code  
class Base \{  
public:  
...  
FunctionPtr\* \_\_vptr; ← supplied by the compiler, hidden from the programmer  
...  
\};  
3 编译器在构造中初始化这个指针  
Base::Base(...arbitrary params...)  
: \_\_vptr(&Base::\_\_vtable\[0\]) ← supplied by the compiler, hidden from the programmer  
...  
\{  
...  
\}  
在派生类中，它也会增加一个隐藏的虚表，但是它可以overrides基类的虚函数如：  
// Pseudo-code (not C++, not C) for a static table defined within file Der.cpp  
// Pretend FunctionPtr is a generic pointer to a generic member function  
// (Remember: this is pseudo-code, not C++ code)  
FunctionPtr Der::\_\_vtable\[5\] = \{  
&Der::virt0, &Der::virt1, &Der::virt2, &Base::virt3, &Base::virt4  
\};

从上面的代码我们可以非常容易的划出class的结构图，当然可以用/d1reportSingleClassLayout来显示class的布局图（[http://blog.csdn.net/chief1985/archive/2009/10/23/4720191.aspx][http_blog.csdn.net_chief1985_archive_2009_10_23_4720191.aspx]）。

使用virtual的地方还有虚拟继承和虚拟析构函数。

虚拟继承的例子如下，来自[http://blog.csdn.net/wuliming\_sc/archive/2009/01/31/3855607.aspx][http_blog.csdn.net_wuliming_sc_archive_2009_01_31_3855607.aspx]：

class Point2d\{ public: //... protected: float \_x; float \_y; \}; class Vertex : public virtual Point2d\{ public: //... protected: Vertex \*next; \}; class Point3d : public virtual Point2d\{ public: //... protected: float \_z; \}; class Vertex3d: public Vertex, public Point3d\{ public: //... protected: float mumble; \};

[![image][]][image 1]

使用虚拟继承一般都是出现了菱形继承（c++允许多重继承），这种情况下若不使用虚拟继承，便会导致以下情况：

1.公共基类子对象的重复创建问题。

2.成员函数的名字冲突问题

3. 数据成员的名字冲突问题

出现虚拟析构函数的地方也是在多态的时候，如果不使用虚拟析构函数，将会导致子类的析构函数没被调用，例子可以参考[http://blog.csdn.net/starlee/archive/2006/03/09/619827.aspx][http_blog.csdn.net_starlee_archive_2006_03_09_619827.aspx]。

[http_www.vckbase.com_document_viewdoc_id_948]: http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=948
[http_blog.csdn.net_wuliming_sc_archive_2009_01_31_3855906.aspx]: http://blog.csdn.net/wuliming_sc/archive/2009/01/31/3855906.aspx
[http_www.cppblog.com_zhangyq_archive_2009_06_13_87597.html]: http://www.cppblog.com/zhangyq/archive/2009/06/13/87597.html
[http_blog.csdn.net_chief1985_archive_2009_10_23_4720191.aspx]: http://blog.csdn.net/chief1985/archive/2009/10/23/4720191.aspx
[http_blog.csdn.net_wuliming_sc_archive_2009_01_31_3855607.aspx]: http://blog.csdn.net/wuliming_sc/archive/2009/01/31/3855607.aspx
[image]: /images/20220731/f263d6bc62a54793a8c9b12af502a2b6.png
[image 1]: https://p-blog.csdn.net/images/p_blog_csdn_net/chief1985/535545/o_image_2_633927134104887500.png
[http_blog.csdn.net_starlee_archive_2006_03_09_619827.aspx]: http://blog.csdn.net/starlee/archive/2006/03/09/619827.aspx