C++学习笔记(13)——利用对象、引用、指针调用虚函数

晨曦之光 发布于 2012/03/09 14:16
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本博客( http://blog.csdn.net/livelylittlefish )贴出作者(三二一、小鱼)相关研究、学习内容所做的笔记,欢迎广大朋友指正!
             
                   

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;
       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;
                        
   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;
                          
   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;
                                                      
   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;
   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。
                     
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;
   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。
                             
       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 
< IOSTREAM.H >
// 基类
class  CBase
{
    
int x;
public:
    CBase(
int n) {x=n;}
    
virtual void PrintX() {cout<<"CBase::PrintX : "<<x<<endl;}
}
;

// 派生类
class  CDerive :  public  CBase
{
    
int x;
public:
    CDerive(
int n1,int n2):CBase(n1) 
{    x=n2;    }
    
void PrintX() 
    
{    cout<<"CDerive::PrintX : "<<x<<endl;
        CBase::PrintX();
    }

}
;

// 子派生类
class  CSubDerive :  public  CDerive
{
    
int x;
public:
    CSubDerive(
int n1,int n2,int n3):CDerive(n1,n2)
    
{    x=n3;    }
    
void PrintX()
    
{    cout<<"CSubDerive::PrintX : "<<x<<endl;
        CDerive::PrintX();
    }

}
;

void  main()
{   cout<<"CBase size = "<<sizeof(CBase)<<endl;    
    cout
<<"CDerive size = "<<sizeof(CDerive)<<endl;
    cout
<<"CSubDerive size = "<<sizeof(CSubDerive)<<endl;
    cout
<<endl;

    CBase obj1(
1);    
CDerive obj2(
2,3);
CSubDerive obj3(
4,5,6);
    obj1.PrintX();
    obj2.PrintX();
    obj3.PrintX();
    cout
<<endl;

    CBase 
*pObj1=&obj1;    
    CDerive 
*pObj2=&obj2;    
    CSubDerive 
*pObj3=&obj3;
    pObj1
->PrintX();
    pObj2
->PrintX();
    pObj3
->PrintX();
    cout
<<endl;

    CBase 
*pObj[]={pObj1,pObj2,pObj3};
    pObj[
]->PrintX();
    pObj[
1]->PrintX();
    pObj[
2]->PrintX();
    cout
<<endl;

    CBase 
&yobj1=obj1;
    CBase 
&yobj2=obj2;
    CBase 
&yobj3=obj3;
    yobj1.PrintX();
    yobj2.PrintX();
    yobj3.PrintX();
}
 
                  
               
1.  运行结果如下(4组打印语句的打印结果完全一样,在此只给出前两组打印语句的画面):
             
                
              
2.  对象的内容:
           
      
               
              
3.  三个对象的地址及内容:
                
              
              
                   
                
4.  基类指针指向三个对象时,指针的详细内容:
              
        
               
            
5.  基类对象引用三个对象:
              
                 

原文链接:http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/2171504
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