C++面向对象-23-多态原理剖析

短命女 2023-03-14 10:50 143阅读 0赞

前面一篇学习了多态，有静态多态和动态多态之分。动态绑定是第一需要继承关系，第二是子类需要重写父类的函数。什么是重写，从函数返回值，函数名称和参数列表一模一样才叫函数重写。本篇就借助vs 开发工具来捋一捋多态的底层原理。

**1.两个单词概念**

在前面多继承的时候，我们也介绍了虚继承，其中使用了virtual,当时有vbptr虚基类指针和vbtable虚基类表，其中作用是vbptr指向了vbtable。这次多态底层原理学习也需要理解类似的两个概念。

**虚函数指针 vfptr，vritual function pointer**

**虚函数表 vftable, virtual function table**

虚函数指针的作用是指向虚函数表。

**2.不带virtual的Animal类占内存大小**

代码和前面一篇一样，当前这里操作需要删除代码中Animal基类虚函数前面vritual，先看看这个父类不带virtual所占内存大小

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不带virtual，而且当前Anima类没有什么成员变量，所以所占内存就1个字节。

**2.带virtual的Animal类占内存大小**

在Animal基类中加上virtual，运行上面命令，看看占内存是多少

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加上virtual关键字之后，所占内存为4字节，不用怀疑和乱猜测，这里四个字节就是一个指针大小，前面学习过，任何类型的指针所占内存大小都是4字节，这里这个指针就是vfptr，也就是文章开头的虚函数指针。注意上面，这个vfptr指向vftable，在虚函数表中，当前存储的是 &Animal::speak，Animal::这个是作用域，表示存储的是Animal类的speak函数，前面加上&符号，就表示Animal类中speak函数的地址。

**3.静态绑定的时候子类Cat中存储内容**

现在我们又来去除基类Animal中虚函数前面的关键字virtual，把上面命令变成查询子类Cat的继承关系情况。

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这个时候，子类中可以看到父类是Animal, 而且子类所占内存大小1字节，这里没有vfptr，也就是虚函数指针，子类继承父类的全部，所以调用speak函数，输出的内容是父类中speak函数的结果。

**4.动态绑定子类Cat中存储的内容**

把前面删除关键字virtual添加回来，再次查询子类Cat的继承关系

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这个时候动态绑定，子类Cat中显示父类是Animal, 还有一个虚函数指针，这个是父类继承过来的，所以字节大小是4。这个时候虚函数指针指向虚函数表，此时虚函数表中存储的是&Cat::speak 这个很清楚写明白了，存储的是子类Cat作用域下speak函数的内存地址。所以，动态绑定下，doSpeak函数传入参数是什么子类对象，就调用该子类对象中的speak方法。因为虚函数表中用子类中的同名函数覆盖了原来父类的虚函数。

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