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C++深度探索虛函數(shù)指針示例

更新時(shí)間：2022年12月19日 12:37:50 作者：Huuaaaaa

虛函數(shù)主要通過V-Table虛函數(shù)表來實(shí)現(xiàn),該表主要包含一個(gè)類的虛函數(shù)的地址表,可解決繼承、覆蓋的問題,下面這篇文章主要給大家介紹了如何通過一篇文章帶你掌握C++虛函數(shù)的來龍去脈,需要的朋友可以參考下

代碼描述：定義一個(gè)Person類為基類，ChinesePer 類與EnglishPer類都繼承于此基類。

class Person
{
public:
	void speak() {
		cout << "說人話" << endl;
	}
private:
	int m_type = 1 ;
};
class ChinesePer :public Person {
public:
	void speak() {
		cout << "說中國(guó)話chinese..." << endl;
	}
};
class EnglishPer :public Person {
public:
	void speak() {
		cout << "說英國(guó)話english..." << endl;
	}
};

先看看此時(shí)各個(gè)類占用的內(nèi)存信息：

int main() {
	int person_size = sizeof(Person);
	int Chineseper_size = sizeof(ChinesePer);
	int Englishper = sizeof(EnglishPer);
}

可以看到三個(gè)類的大小都為4個(gè)字節(jié)，占用的情況就是類中的m_type變量。

將基類中的 speak() 函數(shù)加上virtual關(guān)鍵字，成為虛函數(shù)后再次查看內(nèi)存字節(jié)大小：

可以看到多出了4個(gè)字節(jié)大小的空間（X86），三個(gè)類的大小都為 8。其實(shí)就是多出了一個(gè)指針的大小，4個(gè)字節(jié) ，創(chuàng)建一個(gè)子類對(duì)象就可以明顯看出來：

可以得出結(jié)論一：繼承過來的成員變量 m_type(4個(gè)字節(jié)) + _vfptr(4個(gè)字節(jié)) = 8個(gè)字節(jié)。

繼續(xù)探索虛函數(shù)表的原理，創(chuàng)建以下子類對(duì)象并通過父類指針指向子類對(duì)象調(diào)用speak函數(shù)發(fā)生多態(tài)：

int main(){
	ChinesePer chs;
	ChinesePer chs2;
	EnglishPer eng;
    Person *ptr = &chs;		//父類指針指向子類對(duì)象
	Person *ptr1 = &chs2;
	Person *ptr2 = &eng;
	ptr->speak();
	ptr1->speak();
	ptr2->speak();
}

以上代碼執(zhí)行后會(huì)發(fā)生多態(tài)：

此時(shí)我們看看三個(gè)對(duì)象的內(nèi)存分布：

用圖片簡(jiǎn)要描述一下就是：

在這里可以先得到結(jié)論二：同一個(gè)子類的所有對(duì)象共享一個(gè)虛函數(shù)表，指向虛函數(shù)表的指針_vptr是相同的。

在內(nèi)存分布上查看一下 eng對(duì)象的虛函數(shù)指針地址情況：

可以看到該虛函數(shù)指針的地址上的值，存放的正是該子類中的重寫函數(shù) speak()函數(shù)的地址。

如果把這個(gè)地址的值，修改為 Chineseper 類中的重寫函數(shù)speak() 的地址值，會(huì)發(fā)生什么？

手動(dòng)修改了eng對(duì)象中虛函數(shù)指針內(nèi)的地址值，將改值本來是存放的是 EnglishPer 類中的speak() 函數(shù)的地址，現(xiàn)在更改為 ChinesePer 類中speak() 函數(shù)的地址。

單步走發(fā)生多態(tài)：

至此可以得出結(jié)論三：

當(dāng)基類函數(shù)加了virtual 關(guān)鍵字后，虛函數(shù)的調(diào)用方法是間接調(diào)用：先查虛函數(shù)表的地址（也就是指向虛函數(shù)表的指針 _vptr），再查虛函數(shù)表中的虛函數(shù)指針。

不妨在基類繼續(xù)添加兩個(gè)虛函數(shù)

class Person
{
public:
	virtual void speak() {
		cout << "說人話" << endl;
	}
	virtual void eat() {
		cout << "吃飯" << endl;
	}
	virtual void sleep() {
		cout << "睡覺" << endl;
	}
private:
	int m_type =1 ;
};

子類只重寫了speak函數(shù)，查看一下chs對(duì)象的虛函數(shù)指針地址存放的值：