多态中虚函数的底层原理

多态的基本概念 


 多态的实现当然离不开虚函数,有了虚函数才能有多态。

当定义了一个父类指针指向子类对象时,此时用通过父类指针访问子类中与父类里同名的一个函数时访问到的其实是父类的函数,因为在编译时就绑定好了父类的函数地址(因为是父类指针),而如何实现多态呢??那就需要动态绑定,也就是执行时再绑定函数地址,这时就需要虚函数了。

创建了虚函数后,子类继承父类时还多继承了一个虚函数指针以及虚函数表,当重写父类函数后,虚函数表中的函数地址(父类)会被覆盖为子类的重写函数,同时父类该函数的所有重载版本都会被隐藏,只有通过域名进行访问。

class Animal
{
public:
  //虚函数
  virtual void speak()
  {
    cout << "动物在说话" << endl;
  }

  virtual void eat(int a )
  {
    cout << "动物在吃饭" << endl;
  }
};

class Cat :public Animal
{
public:
  void speak()
  {
    cout << "小猫在说话" << endl;
  }

  void eat(int a)
  {
    cout << "小猫在吃饭" << endl;
  }
};

class Dog :public Animal
{
public:
  void speak()
  {
    cout << "小狗在说话" << endl;
  }
};


//动态多态产生条件:
//先有继承关系
//父类中有虚函数,子类重写父类中的虚函数
//父类的指针或引用  指向子类的对象

//对于有父子关系的两个类  指针或者引用 是可以直接转换的
void doSpeak(Animal & animal) //Animal & animal = cat;
{
  //如果地址早就绑定好了,地址早绑定,属于静态联编
  //如果想调用小猫说话,这个时候函数的地址就不能早就绑定好,而是在运行阶段再去绑定函数地址,属于地址晚绑定,叫动态联编
  animal.speak(); 

}

void test01()
{
  Cat cat;
  doSpeak(cat);

  Dog dog;
  doSpeak(dog);
}




void test02()
{
  //cout << "sizeof  Animal = " << sizeof (Animal) << endl;

  Animal * animal = new Cat;
  //animal->speak();
  // *(int *)animal 解引用到虚函数表中
  // *(int *)*(int *)animal 解引用到函数speak地址

  //调用猫说话
  ((void(*)()) (*(int *)*(int *)animal)) ();


  //C/C++默认调用惯例  __cdecl
  //用下列调用时候 真实调用惯例  是 __stdcall                
  //调用猫吃饭
  typedef void( __stdcall *FUNPOINT)(int);

  (FUNPOINT (*((int*)*(int*)animal + 1)))(10);
}

虚函数指针以及虚函数表

多态中虚函数的底层原理_第1张图片多态中虚函数的底层原理_第2张图片 

用指针模拟对虚函数表中函数地址的访问实现多态中虚函数的底层原理_第3张图片

多态中虚函数的底层原理_第4张图片

 希望对各位小伙伴有所帮助!

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