C++学习笔记――多态性和虚函数

  多态性实现了接口和实现的分离。
  捆绑：将函数体和函数调用相联系成为捆绑。分为早捆绑和晚捆绑，早捆绑在程序运行之前完成，晚捆绑反之。
  C++中，虚函数实现晚捆绑。将基类的函数声明为virtual,对派生类的函数都将使用虚机制。实现运行时捆绑――晚捆绑。
  实现：VTABLE&Vptr：
  VTABLE：存放类中所有虚函数的地址
  Vptr：指向VTABLE的指针，使函数通过基类指针调用虚函数时能匹配正确。

如：
Class Base
{
      int param1;
  public:
      virtual void f(){ cout<<"base"<<endl;}
      virtual int g(){ return 0 ;}
};
Class Derived:public Base
{
     int param2;
  public:
      void f(){ cout << "deriverd"<< endl;}
      int  g(){ return 1; }
      virtual string F(){return "derived";}
};
上面两个类的VTABLE分别为：
          

&Base::f

&Base::g

&Derived::f

&Dervived::g

&Derived::F

  每当创建一个含有虚函数的类时，编译器就为这个类创建一个VTABLE，，并且在这个类中放置指向VTABLE首地址的指针Vptr。一旦VPTR被初始化为指向相应的VTABLE，对象就知道自己的类型。当通过基类地址调用一个虚函数时，如

  Deriverd d;
  Base * bptr = & d;
  bptr-> g();

  此时，虽然进行了向上类型转换，程序运行仍然调用派生类对象d的g()函数,返回1。程序通过基类指针bptr指向对象d的的首地址，由于VPTR存于对象中的相同位置，编译器能够取出对象d的VPTR，通过指针偏移获得函数g()的地址，进行调用，完成了晚捆绑。晚捆绑访问VTABLE，所以调用虚函数时有额外的开销，对函数调用的效率有所影响。
纯虚函数：将上面代码修改，如下：

Class Base
{
   public:
      virtual void f()=0；
      virtual int g()=0；
};

  基类的虚函数声明为“=0”的形式即声明为纯虚函数。纯虚函数可以没有定义，并且含有纯虚函数的类变成抽象类，不准生抽象类的对象。
  派生类必须对基类所有的纯虚函数进行定义，否则仍然为抽象类，不能生成对象实例。
传值调用：对象切片问题
  设存在函数 void function(Base b);函数接受基类对象b，如果声明一个派生类对象
      Dervived d;
      function(d);此时会发生向上类型转换，将派生类对象转换为Base类型的,对于Base类型的对象只有一个数据成员，而派生类的对象有两个，发生向上类型转换时，发生对象切片，派生类的私有数据成员param2丢失。如下表所示,分别为切片以前和切片以后的对象部分：

                       

Derived Vptr

param1

param2

Derived Vptr

param1

  虚机制不作用于构造函数和析构函数，在构造函数和析构函数中调用的虚函数都是函数的本地版本。对于构造函数，因为虚函数所属的子类对象可能还没有生成，析构函数反之，这时调用发生错误。
  可以有纯虚的析构函数，并且纯虚的析构函数必须有定义。虚析构函数的主要作用是防止实例化。