今天,我来讲一种在C++编程中实现多态的机制,叫做虚函数。对于多态来说,实际上就是用父类型的指针指向子类的实例,然后通过父类的指针调用子类的成员函数,这种技术使得父类型的指针有多种形态,这是一种常见的泛型技术,除虚函数外,还有模板技术,RTTI技术也属于泛型技术。
为了清楚地理解多态,先看下面这段代码。
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Base{
public:
void Print()
{
cout << "This is Base!" << endl;
}
};
class Driver : Base{
public:
void Print()
{
cout << "This is Driver!" << endl;
}
};
int main()
{
Base A;
Driver B;
A.Print();
B.Print();
return 0;
}
这段代码运行结果如下
这个结果是我们可以预料到的,如果子类继承了父类的方法,并且子类中会覆盖父类中名字相同的方法。那么这样就真正做到了多态了吗? 答案是否定的。从多态来说,是指用一切基类的指针来指向子类的实例,那么稍修改,如下
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Base{
public:
void Print()
{
cout << "This is Base!" << endl;
}
};
class Driver : public Base{
public:
void Print()
{
cout << "This is Driver!" << endl;
}
};
int main()
{
Base A;
Driver B;
Base *ptr1 = &A;
Base *ptr2 = &B;
ptr1->Print();
ptr2->Print();
return 0;
}
这样修改之后结果如下
ptr2明明是指向Driver的对象,调用的却是class A的函数,这明显不是我们期望的目标。
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Base{
public:
virtual void Print() //在原来的基础上加virtual,使Print()成为虚函数
{
cout << "This is Base!" << endl;
}
};
class Driver : public Base{
public:
void Print() //子类在继承父类时,不再需要加virtual了,此时重写Print()方法后就已经是虚函数了
{
cout << "This is Driver!" << endl;
}
};
int main()
{
Base A;
Driver B;
Base *ptr1 = &A;
Base *ptr2 = &B;
ptr1->Print();
ptr2->Print();
return 0;
}
声明为虚函数后,就得到了如下运行结果
那么虚函数是如何做到这一点的呢 ?现在我们就来剖析。
如果一个类中有虚函数,那么编译器就会给这个类分配一个指针vptr,并且创建一张表,这个vptr指针指向那张表,这张表叫做虚表。虚表的作用就是保存自己类中虚函数的地址。我们可以把虚表看成一个数组,这个数组的每个元素存放的是虚函数的地址。