多态/虚函数/虚函数表

多态/虚函数/虚函数表

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• non-virtual：不希望derived class 重新定义该它
• virtual：希望derived class重新定义它，并且你对它已经有了默认的定义
• pure-virtual：希望derived class一定要重新定义它

1.虚函数引入后类发生的变化？

class A {
public:
    void func1() {}
    void func2() {}
public:
    virtual void vfunc() {}
};
sizeof(A) = 4;//x86
sizeof(A) = 8;//linuxgcc

当一个或者多个虚函数加入到类中之后，编译器会向类中插入一个看不见的成员变量void *vptr虚函数表指针（virtual table ptr），

2.虚函数表的生成时机和生成原因？

当某个类中存在至少一个虚函数的时候，在编译期间编译器就会为类A生成一个虚函数表 vtbl（virtual table），

虚函数表会一直伴随着类经过编译、链接、生成可执行文件、装载到内存中来，

3.虚函数表指针赋值的时机？

对于有虚函数的类在编译期时，编译器向类的构造函数中安插为vptr赋值的语句，在创建类对象时使得vptr指向类的vtbl，

4.类对象在内存中的布局？

class A {
public:
    void func1() {}
    void func2() {};
public:
    virtual void vfunc1() {}
    virtual void vfunc2() {}
    virtual ~A() {}
private:
    int m_a;
    int m_b;
};
sizeof(A) = 12;

类A在内存中的布局：

5.虚函数的工作原理和多态性的体现？

多态性：多态必须存在虚函数，没有虚函数绝不可能存在多态，并且只有调用虚函数时才有存在多态性的可能，

从代码上看多态的体现：

1. 父类中有虚函数、子类中也有该同名的虚函数，
2. 当通过父类指针new子类对象 or 通过父类引用绑定子类对象时，
3. 如果用父类指针来调用该虚函数，那么调用的是子类的虚函数，

class Base {
public:
    virtual void myvirfunc() {}
};

Base *ptr = new Base();
ptr->myvirfunc();//多态
Base base;
base.myvirfunc();//非多态
Base *pbase = &base;
pbase->myvirfunc();//多态

从表现形式上看多态的体现：

1. 程序中既存在父类也存在子类，父类中必须含有虚函数，子类中也必须重写父类中的虚函数，
2. 父类指针指向子类对象，或者父类引用绑定/指向子类对象，
3. 当通过父类的指针or引用，调用子类中重写的虚函数时，就能看出多态性的表现了（调用的是子类的虚函数），

class Derive : public Base {
public:
    virtual void myvirfunc();
};
//父类指针指向子类对象1
Derive derive;
Base *pbase1 = &derive;
pbase1->myvirfunc();
//父类指针指向子类对象2
Base *pbase2 = new Derive();
pbase2->myvirfunc();
//父类引用绑定子类对象
Derive derive2;
Base &refer_base = derive2;
refer_base.myvirfunc();

6.其他问题

• 问：当进行多重继承时，子类对象有几个虚函数表指针？子类有几个虚函数表？
• 答：在进行多重继承时，子类对象会包含每个父类的成员变量和虚函数表指针。

如果每个父类都有虚函数，那么每个父类都会有一个虚函数表，子类对象会包含每个父类的虚函数表指针，因此子类对象会有多个虚函数表指针，每个指针指向相应的虚函数表。

如果某个父类没有虚函数，那么子类对象就不会包含该父类的虚函数表指针，只会包含其他父类的虚函数表指针和成员变量。

• 问：如果将虚继承（虚基类）融入进来，这时又多出来了虚基类表指针和虚基类表，那么虚基类表指针在对象内存中的布局？
• 浅谈C++类中的内存布局：https://www.zhihu.com/tardis/zm/art/380147337?source_id=1005