简述虚函数是怎么实现的 ?
参考答案:
虚函数是C++中实现多态性的一种机制。它的实现主要依赖于虚函数表和虚函数指针。下面将简要介绍虚函数的实现原理:
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虚函数表(Virtual Function Table,简称vtable):
- 含有虚函数的类会拥有一个虚函数表。这个表是一个函数指针数组,其中每个元素都指向类中的一个虚函数。
- 当类被定义时,编译器会为该类创建一个虚函数表。虚函数表是一个全局的静态数据结构,它存储了类的虚函数地址。
- 类的所有对象都共享这个虚函数表。每个对象都有一个虚函数表指针(vptr),它指向虚函数表。
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虚函数指针(Virtual Pointer,简称vptr):
- 类的每个对象都有一个虚函数表指针(vptr),它指向虚函数表。vptr通常位于对象的起始位置。
- 当一个对象被创建时,vptr会被初始化,指向类的虚函数表。
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动态联编(Dynamic Binding):
- 在运行时,当通过基类指针或引用调用虚函数时,会首先根据vptr找到虚函数表。
- 然后,根据虚函数表中的偏移量找到相应的虚函数指针。
- 最后,通过虚函数指针调用相应的虚函数。
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子类与虚函数表:
- 当一个类继承另一个类时,子类会继承父类的虚函数表。但是,子类和父类各自的虚函数表是两个独立的表。
- 如果子类重写了父类中的虚函数,那么在子类的虚函数表中,对应位置的函数指针会指向子类重写后的函数,而不是继承自父类的函数。
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多继承与虚函数表:
- 当一个类继承多个类,且多个基类都有虚函数表时,子类会有多个虚函数表。
- 子类对象中将包含多个虚函数表的指针vptr。这些vptr分别指向不同的虚函数表。
总的来说,虚函数的实现主要依赖于虚函数表和虚函数指针。在运行时,根据vptr找到虚函数表,然后根据虚函数表中的偏移量找到相应的虚函数指针,最后通过虚函数指针调用相应的虚函数。这种机制使得C++可以实现多态性,即同一接口在不同对象上的行为可以不同。