C++学习笔记(13)——利用对象、引用、指针调用虚函数.doc

C+学习笔记（13）利用对象、引用、指针调用虚函数虚函数实现原理说明： 在“C+学习笔记（12）多态与虚函数”中，每个类的大小比起所有成员数据多4个字节，表明有虚函数的类的大小还要加上一个紧缩的空指针类型的大小。这说明了该在包含虚函数的类中，编译系统自动加入了一些表明类型的信息。当一个类中拥有虚函数时，编译系统将为该类创建一个数组VTABLE。VTABLE的元素是虚函数的地址，且同一虚函数的地址在基类和派生类的VTABLE中相对首位置的偏移是一样的。同时，编译系统还加入了相应的调用虚函数的代码。所有这些都是不需要程序员作的工作，由系统自动完成。在初始化该类对象时，将加入一个指向VTABLE的指针，这个指针一般称为VPTR。一般来说，VPTR位于该类对象的存储单元的最开始部位。 这样，当VPTR被正确的初始化之后，便指向了该对象的VTABLE，从而在对象及其特定的虚函数定义间建立了联系。从虚函数调用的意义上来说，VPTR表明了类型信息，因为它使得调用与类型相符合。 本例（见下文）可以看到，不管类层次进行了多少扩充，对于已有类对象的操作都不必作出改动。从这一点来看，虚函数所体现的运行时多态，大大提高了软件的可扩充性。我们知道，系统的设计者在初期集中于整个系统框架的合理构建，而在后期进行具体问题的分析，并逐渐扩充该框架。运行时多态保证了分析、设计、实现和扩充各个阶段的统一，使得系统的设计者在各阶段可以集中于眼前的工作，而不必为了以后不可预见的变化付出代价。虚函数总结： 虚函数只能是类成员函数，它在基类体内部说明，目的是提供一种接口界面；l 虚函数不能是友元函数（即非成员函数），也不能是静态成员函数，因为虚函数调用要靠特定的对象来决定该激活哪个函数。虚函数可以在另一个类中被声明为友元函数； 一旦一个函数定义为虚函数，那么无论它传下多少层，都将保持为虚函数，而不必每次都加关键字virtual；l l 基类的虚函数可在一个或多个派生类中被重新定义，但其原型与基类必须完全相同（即返回类型、函数名、参数个数、类型及顺序一样），否则系统将认为派生类中的函数是重载的，而非虚函数；如果仅有返回类型不同，那么编译将出错； l 要虚函数发挥作用，必须用基类的指针（或引用）指向派生类的对象，并用指针（或引用）调用虚函数。也就是说，只有用地址才能体现运行多态性。因为不论是指向基类还是指向派生类的指针（引用），大小都是一样的，这样才能用基类指针指向派生类对象。这时，指针提供的信息是不完全的，在编译阶段不知道应该调用虚函数的哪个版本。而如果用对象调用虚函数，由于类型已经确定了，因此编译系统很可能采用预绑定； l 由于包含虚函数的基类指针可以指向其不同的派生类，并可执行不同版本的虚函数，提供了实现程序运行的多态性方法，因而将包含虚函数的类称为多态类。 虚函数与一般重载函数的区别： 重载函数在类型和参数数量上一定不相同，而重定义的虚函数则要求参数的类型和个数、函数返回类型相同；l 虚函数必须是类的成员函数，重载的函数则不一定是这样； 构造函数可以重载，但不能是虚函数，析构函数可以是虚函数。l 指针的转换规则： 指向基类的指针，可以指向它的公有派生的对象，但不能指向私有派生的对象；l 只能利用它直接访问派生类从基类继承来的成员，不能直接访问公有派生类中特定的成员； 不能将指向派生类对象的指针指向其基类的一个对象。l 当虚函数在操作中引用的基类数据成员无法被派生类直接引用时（例如被隐藏的成员），便会出现错误。为了使用虚函数达到最好的动态联编效果，一般应以该虚函数第一次出现的类的引用体或指针作为参数，避免不确定因素。 代码如下： /*/*利用对象、引用、指针调用虚函数*/#include/基类classCBx;public:CBase(intn).x=n;virtualvoidPrintX().coutCBase:PrintX:xendl;/派生类classCDerive:publicCBx;public:CDerive(intn1,intn2):CBase(n1).x=n2;voidPrintX().coutCDerive:PrintX:xendl;CBase:PrintX();/子派生类classCSubDerive:publicCDx;public:CSubDerive(intn1,intn2,intn3):CDerive(n1,n2).x=n3;voidPrintX().coutCSubDerive:PrintX:xendl;CDerive:PrintX();voidmain().coutCBasesize=sizeof(CBase)endl;coutCDerivesize=sizeof(CDerive)endl;coutCSubDerivesize=sizeof(CSubDerive)endl;coutendl;CBaseobj1(1);CDeriveobj2(2,3);CSubDeriveobj3(4,5,6);obj1.PrintX();obj2.PrintX();obj3.PrintX();coutPrintX();pObj2-PrintX();pObj3-PrintX();coutPrintX();pObj1-PrintX();pObj2-PrintX();coutendl;CBase&yobj1=obj1;CBase&yobj2=obj2;CBase&yobj3=obj3;yobj1.PrintX();yobj2.PrintX();y