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后入为主----虚函数

王朝other·作者佚名  2006-01-08
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后入为主

----虚函数

作者:HolyFire

说一个人后入为主,通常是说耳根子软,人家说什么就把原先的忘掉了,别人说向东走,他就向东走,一会儿有人说向西了,他立马赶回来。不过好处显而易见,这个人特别听话,如果你有时候不知道自己要干什么,或者不确定一会儿要干什么,那么就叫他在旁边等着,到你拿定主意的时候,再告诉他你的要求,让他照办。现实中这样的事情并不少见,秘书需要作记录,写报告,安排行程,联络客户等等,而这些工作都是在你的指示下去做的。如果编程的时候也有这么听话的代码就好了,当然这不是做梦,这完全可以实现。

我们小学的时候就学过求解方程,里面提到的概念有一个未知数,他用一个可以为任意数的符号代表一个暂时不知道值的数,然后通过运算规则得到符合要求的值,用编程的角度来看,他加上了一个间接层,我们暂时不处理数值,而是处理一个与数值有关的符号,如果变化的是数值也就是对应的属性,我们可以用成员变量来处理,如果变化的是运算规则呢。记得作微积分吗,y=f(x)。这个f(x)是可变的,要让我们的解决方案通用于各种可能的f(x),那就要提供一个间接层来连接不同的函数,在C++中这太简单了,用函数指针就可以办到。

指针的作用就是可以保存某种类型的对象在内存中的位置,改变指针的值就可以让他指向不同对象。(形象的说法,可以让我们更容易理解指针的意图,指针本身也是一个类型)

在C++中实现虚函数就是用函数指针的,编译器在类中隐藏了一个函数指针数组(因为成员函数可能有很多)叫做虚函数表。

class A{

//...data members

public:

virtual func1();

virtual func2();

virtual func3();

//...func members

};

这个类里有三个虚函数

他们在内存里的某处

address1 [A::func1]

address2 [A::func2]

address3 [A::func3]

实例化一个A类的对象a

A a;

得到a的结构是这样的

[

虚函数表

[func pointer1] address1

[func pointer2] address2

[func pointer3] address3

]

[

data members

]

使用a的成员函数func1的时候,事实上由在[func pointer1]的值address1得到[A::func1]的位置,然后再调用它,显然这里多了一个寻找函数位置的步骤,所以,使用虚函数将降低执行效率,在效率和灵活性之间的取舍,就看你自己的要求了。

进一步,当从A继承一个类B的时候,情况有是怎么样的呢

class B : public A{

//...data members

public:

virtual func1();

virtual func2();

virtual func3();

//...func members

};

这个类里有三个虚函数

他们在内存里的某处

address4 [B::func1]

address5 [B::func2]

address6 [B::func3]

实例化B类的一个对象

B b;

得到b的结构是这样的

[

A的虚函数表

[func pointer1] address1

[func pointer2] address2

[func pointer3] address3

]

[

A的data members

]

[

B的虚函数表

[func pointer1] address4

[func pointer2] address5

[func pointer3] address6

]

[

B的data members

]

为了正确执行b->func1对应的是address4处的[B::func1],必须能知道要去B的虚函数表查找,呵呵,好的方法不应该只用一次,聪明的读者一看就知道,再加入一个指针就能操作不同的虚函数表,对了,这里C++隐藏了一个虚函数表指针来访问不同的虚函数表,在class B被创建的时候,这个指针指向B的虚函数表。

举一反三,如果从B类再继承类C,只要将虚函数表指针指向C的虚函数表即可。

到这里,虚函数的把戏都给大家拆穿了,C++中指针是个好东西,如果善加利用,则能功办事倍。

我们用C++来看一下虚函数的效果

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

using namespace std;

class NormalA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalA." << endl; }

};

class NormalB : public NormalA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalB." << endl; }

};

class NormalC : public NormalB{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class NormalC." << endl; }

};

class VirtualA{

public:

virtual void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualA." << endl; }

};

class VirtualB : public VirtualA{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualB." << endl; }

};

class VirtualC : public VirtualB{

public:

void DoSomething( void ){ cout << "This is class VirtualC." << endl; }

};

int main()

{

NormalA na;

NormalB nb;

NormalC nc;

VirtualA va;

VirtualB vb;

VirtualC vc;

NormalA * pna;

VirtualA * pva;

na.DoSomething();

nb.DoSomething();

nc.DoSomething();

va.DoSomething();

vb.DoSomething();

vc.DoSomething();

pna = &na;

pna->DoSomething();

pna = &nb;

pna->DoSomething();

pna = &nc;

pna->DoSomething();

pva = &va;

pva->DoSomething();

pva = &vb;

pva->DoSomething();

pva = &vc;

pva->DoSomething();

cin.get();

return 0;

}

结果是

This is class NormalA. //调用的是NormalA::DoSomething();

This is class NormalB. //调用的是NormalB::DoSomething();

This is class NormalC. //调用的是NormalC::DoSomething();

This is class VirtualA. //调用的是VirtualA::DoSomething();

This is class VirtualB. //调用的是VirtualB::DoSomething();

This is class VirtualC. //调用的是VirtualC::DoSomething();

This is class NormalA. //调用的是NormalA::DoSomething(); 没有虚函数表,NormalA *指定了类型

This is class NormalA. //调用的是NormalA::DoSomething(); 没有虚函数表,NormalA *指定了类型

This is class NormalA. //调用的是NormalA::DoSomething(); 没有虚函数表,NormalA *指定了类型

This is class VirtualA. //调用的是VirtualA::DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualA

This is class VirtualB. //调用的是VirtualB::DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualB

This is class VirtualC. //调用的是VirtualC::DoSomething(); 虚函数表指针指向的是VirtualC

虚函数看来于函数重载有些共通之处,但是函数重载在编译期间就可以确定下来我们要使用的函数,是可预测的;而虚函数在运行时刻才能确定到具体的函数,是不可预测的,对于虚函数这一特性有一个专用术语----晚绑定,运用虚函数这种方法叫做函数覆盖。

2001/8/20

丁宁

 
 
 
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