作者：陶寧,華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式學(xué)院上海中心講師。

虛函數(shù)是在類中被聲明為virtual的成員函數(shù)，當(dāng)編譯器看到通過(guò)指針或引用調(diào)用此類函數(shù)時(shí)，對(duì)其執(zhí)行晚綁定，即通過(guò)指針（或引用）指向的類的類型信息來(lái)決定該函數(shù)是哪個(gè)類的。通常此類指針或引用都聲明為基類的，它可以指向基類或派生類的對(duì)象。

多態(tài)指同一個(gè)方法根據(jù)其所屬的不同對(duì)象可以有不同的行為。

下面來(lái)看一個(gè)例子：

程序運(yùn)行輸出結(jié)果： 8, 12

為什么Base 對(duì)象的大小是８?jìng)€(gè)字節(jié)而不是４個(gè)字節(jié)，為什么Ｄerived 對(duì)象的大小是12個(gè)字節(jié)而不是8個(gè)字節(jié)，多出來(lái)的４個(gè)字節(jié)做什么用呢？和多態(tài)的實(shí)現(xiàn)有什么關(guān)系？

每一個(gè)有虛函數(shù)的類（或有虛函數(shù)的類的派生類）都有一個(gè)虛函數(shù)表，該類的任何對(duì)象中都放著虛函數(shù)表的指針。虛函數(shù)表中列出了該類的虛函數(shù)地址。多出來(lái)的4個(gè)字節(jié)就是用來(lái)放虛函數(shù)表的地址的。

每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)包含虛函數(shù)的類或者從一個(gè)有虛函數(shù)的基類中派生一個(gè)類時(shí)，編譯器就為這個(gè)類創(chuàng)建一個(gè)VTABLE，在這個(gè)表中，放置了在這個(gè)類中或它的基類中所有聲明為virtual的虛函數(shù)的地址。然后編譯器在這個(gè)類中放置VPTR指向相應(yīng)的VTABLE。VPTR必須在構(gòu)造函數(shù)中被初始化，在VPTR初始化之前，絕對(duì)不能調(diào)用虛函數(shù)。所有的基類對(duì)象或者從基類派生出的對(duì)象的VPTR都在各自對(duì)象的相同位置。所有的VTABLE有相同的順序，不管何種類型的對(duì)象。

C++的函數(shù)調(diào)用與C一樣，都是從右向左進(jìn)棧的，其間，對(duì)象的首地址也即this指針的值被壓入棧，正因?yàn)檎{(diào)用每個(gè)成員函數(shù)時(shí)this都必須作為參數(shù)壓進(jìn)棧，所以成員函數(shù)知道它工作在哪個(gè)特殊對(duì)象上。這樣，我們總能看到，在成員函數(shù)調(diào)用之前壓棧的次數(shù)等于參數(shù)個(gè)數(shù)加一（除了static成員函數(shù)，它沒(méi)有this）。

純虛函數(shù) ：

抽象類就是在類的聲明前面加上virtual關(guān)鍵字，為了防止誤用抽象類，可以在抽象類中定義純虛函數(shù)，例如virtual void x()=0；

這樣做，等于告訴編譯器在VTABLE中為函數(shù)保留一個(gè)間隔，但在這個(gè)特定間隔不放地址，只要有一個(gè)純虛函數(shù)，則VTABLE就是不完全的，包含純虛函數(shù)的類稱為純抽象基類。

虛函數(shù)是C++中用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)(polymorphism)的機(jī)制。核心理念就是通過(guò)基類訪問(wèn)派生類定義的函數(shù)。假設(shè)我們有下面的類層次：

那么，在使用的時(shí)候，我們可以：

A * a = new B();

a->foo(); // 在這里，a雖然是指向A的指針，但是被調(diào)用的函數(shù)(foo)卻是B的!

這個(gè)例子是虛函數(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用，通過(guò)這個(gè)例子，也許你就對(duì)虛函數(shù)有了一些概念。它虛就虛在所謂“推遲聯(lián)編”或者“動(dòng)態(tài)聯(lián)編”上，一個(gè)類函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時(shí)刻被確定的，而是在運(yùn)行時(shí)刻被確定的。由于編寫代碼的時(shí)候并不能確定被調(diào)用的是基類的函數(shù)還是哪個(gè)派生類的函數(shù)，所以被成為“虛”函數(shù)。

如下聲明表示一個(gè)函數(shù)為純虛函數(shù)：

class A

{

public:

virtual void foo()=0; // =0標(biāo)志一個(gè)虛函數(shù)為純虛函數(shù)

};

一個(gè)函數(shù)聲明為純虛后，純虛函數(shù)的意思是：我是一個(gè)抽象類！不要把我實(shí)例化！純虛函數(shù)用來(lái)規(guī)范派生類的行為，實(shí)際上就是所謂的“接口”。它告訴使用者，我的派生類都會(huì)有這個(gè)函數(shù)。

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