C++特性探寻-多态和虚函数

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    在C++中，多态是通过虚函数实现的。

基类如果把一个函数声明为虚的（virtual），就表明继承类可以覆盖（override）这个
函数（从而表现不同的行为，呈现出多态性）。

对于每一个有虚函数的具体类（或者继承类），可认为有一个与之关联的虚函数表（v-t
able）。v-table表中的每一项（slot）中存储的是适当的函数指针。C++编译器在编译
时刻创建了所有必需的虚函数表。并且，每个虚函数表中的项都已经填充了恰当的值（
指向了正确的函数入口）。

例如，下面有三个类：Base，Derived，Derived2。

class Base
  {
     virtual void f1() {}
     virtual void f2() {}
     virtual void f3() {}
  }

Base类的虚函数表如下。
     slot1 – Base::f1()
     slot2 – Base::f2()
     slot3 – Base::f3()

class Derived: public Base
  {
    //void f1() {}
    void f2() {}
    virtual void f3() {}
    virtual void f4() {}
    virtual void f5() {}
  }

Derived类的虚函数表中追加了两项（前面的部分必须与Base类虚函数表完全一致，包括
表项的数量和位置次序），如下。
     slot1 – Base::f1()
     slot2 – Derived::f2()
     slot3 – Derived::f3()
     slot4 – Derived::f4()
     slot5 – Derived::f5()
注意，我有意在Derived类中不覆盖f1()，这样的话表项1中存储的仍然是指向Base::f1(
)的函数指针。假如在Derived类中覆盖f1()的话，那么表项1将指向Derived::f1()。

class Derived2: public Derived
  {
    void f3() {}
    void f4() {}
    void f5() {}
    virtual void f6() {}
    virtual void f7() {}
  }

Derived2类的虚函数表中又增加了两项，如下。
     slot1 – Base::f1()
     slot2 – Derived::f2()
     slot3 – Derived2::f3()
     slot4 – Derived2::f4()
     slot5 – Derived2::f5()
     slot6 – Derived2::f6()
     slot7 – Derived2::f7()

现在描述一下对于虚函数的调用。其实已经可以看出，对于虚函数是间接调用的，因为
它是通过虚函数表进行的。设想有一个对象指针a，调用a的某个函数f()，如果f()不是
虚函数，那么是直接调用的（在确定没有歧义的情况下，没有必要采用间接调用技巧，
使效率降低）。如果是虚函数，那么必须是通过虚函数表中的某个项（具体哪个表项是
编译阶段完全确定了的），发起调用。为什么不去直接调用呢？因为编译器不能确定这
个a指向的对象是Base的实例，还是Derived的实例？要知道就算一个Derived的实例，也
可以通过下塑造型（downcast）被视为一个Base实例。 而在Derived类中，函数f()完全
可能被覆盖了（从而虚函数表中的相应表项被改写，指向Derived::f()）。所以为了产
生正确的调用，表现正确的行为，必须通过虚函数表间接调用才行。整个过程有些像变
魔术，但也正体现了多态的魅力。



虚函数的定义要遵循以下重要规则：

　　1.如果虚函数在基类与派生类中出现，仅仅是名字相同，而形式参数不同，或者是返回类型不同，那么即使加上了virtual关键字，也是不会进行滞后联编的。

　　2.只有类的成员函数才能说明为虚函数，因为虚函数仅适合用与有继承关系的类对象，所以普通函数不能说明为虚函数。

　　3.静态成员函数不能是虚函数,因为静态成员函数的特点是不受限制于某个对象。



　代码如下：

　　4.内联(inline)函数不能是虚函数，因为内联函数不能在运行中动态确定位置。即使虚函数在类的内部定义定义，但是在编译的时候系统仍然将它看做是非内联的。

　　5.构造函数不能是虚函数，因为构造的时候，对象还是一片位定型的空间，只有构造完成后，对象才是具体类的实例。

　　6.析构函数可以是虚函数,而且通常声名为虚函数。

　　说明一下，虽然我们说使用虚函数会降低效率，但是在处理器速度越来越快的今天，将一个类中的所有成员函数都定义成为virtual总是有好处的，它除了会增加一些额外的开销是没有其它坏处的，对于保证类的封装特性是有好处的。

　　对于上面虚函数使用的重要规则6，我们有必要用实例说明一下，为什么具备多态特性的类的析构函数，有必要声明为virtual。