探討 C++ 虛函式 virtual
有無虛函式的對比
C++ 中的虛函式用于解決動態多型問題，虛函式的作用是允許在派生類中重新定義與積累同名的函式，并且可以通過基類指標或參考來訪問基類和派生類中的同名函式，
首先寫兩個簡單的類，類 B 繼承自類 A，即 A 是基類，B 是派生類，
class A{
public:
void print(){
cout << "A" << endl;
}
};
class B : public A {
public:
void print(){
cout << "B" << endl;
}
};
int main()
{
B b; //創建一個 B 類物件 b；
A &a = b; //a 是 b 的一個 A 類參考；
A *pa = &b; //pa 是一個指向 A 類物件的指標；
a.print();
pa->print();
b.print();
return 0;
}
程式中，A 類和 B 類均定義了一個同名函式 print ，但兩個函式的功能不同，編譯系統按照同名覆寫原則決定呼叫物件，
另外一點，參考的本質是指標常量，可以認為 a，pa 都指向了 b，（ 注意區分常量指標與指標常量，常量指標可以類比于整型指標，即指向一個常量的指標，指標的指向可以修改；指標常量類比于整型常量，即一個指標是個常量，也就是指標只能固定的指向某一單元，指標常量的指向不可改而指向的值可以修改，)
int a, b；
int * const p1 = &a; //指標常量
const int *p2 = &b; //常量指標
執行函式后，我們發現結果為
因為 a 是 A 類的一個參考，所以 a 的 print( ) 依舊是 A 類的成員函式；pa 是 A 類的指標，同理；而 b 是 B 類的物件，呼叫的 print( ) 為 B 類的成員函式，簡言之就是，沒有 virtual 時，呼叫哪一類的成員函式取決于呼叫物件 a ，pa，b 在定義時的型別，而此時，若 B 類物件 b 想呼叫直接基類 A 的 print 函式，則應當 b.A::print( )，
這種 a，pa，b 能呼叫哪個同名函式在物件定義時已經確定好了的多型，我們稱之為靜態多型，什么是多型？同一個 print 函式在不同的物件中有不同的作用，這就呈現了多型，
這里再提一點，原本基類指標是用來指向基類物件的，如果用它指向派生類物件，此時基類指標指向的是派生類物件中的基類部分，在沒有虛函式時，基類指標是無法呼叫派生類物件中的成員函式的，
而當我們在 A 類中 print( ) 前加上關鍵字 virtual，變成虛函式時
class A{
public:
virtual void print(){
cout << "A" << endl;
}
};
class B : public A{
public:
void print(){
cout << "B" << endl;
}
};
再次執行主函式，結果為
這是因為 virtual 跟著物件走，即呼叫的 print( ) 究竟是 A 類還是 B 類的成員函式取決于“ 呼叫者 ” a，pa 所指的物件 b 屬于哪一類，而不再是取決于 a，pa 本身在定義時的型別了，
這種用基類指標或參考指向某一派生類物件，從而能夠呼叫指標指向的派生類物件中的函式的多型，我們成為動態多型，virtual 正是實作動態多型的關鍵字，
虛函式表
接著剛才的話題，在 A 類中有虛函式的前提下，我們繼續討論
class C{
public:
void print(){
cout << "C" << endl;
}
};
int main()
{
cout << "sizeof(A): " << sizeof(A) << endl;
cout << "sizeof(B): " << sizeof(B) << endl;
cout << "sizeof(C): " << sizeof(C) << endl;
A a;
B b;
C c;
cout << "sizeof(a): " << sizeof(a) << endl;
cout << "sizeof(b): " << sizeof(b) << endl;
cout << "sizeof(c): " << sizeof(c) << endl;
return 0;
}
執行結果為
為什么有虛函式的 A 類大小為 8 位元組，繼承 A 的 B 為 8 位元組，而沒有虛函式的 C 類是 1 位元組呢？聯想到 64 位作業系統下指標占8個位元組記憶體，而 A 大小也是 8 位元組，是巧合嗎？事實上，在包含虛函式的類中，在該類的存盤空間中，會有一個指向虛函式表的指標，正是這個指標使 A 的大小變為 8 位元組，而指標所指的虛函式表本質上是 A 類中定義的所有虛函式名構成的串列，A 中只定義了一個虛函式 print( ) ，所以虛函式表中也只有一個虛函式名 print，通過這個虛函式名，再找到整個虛函式 print( ) 在記憶體中的存盤位置 ( B 同理 ) ，
驗證虛函式表的存在性
虛函式表看不見摸不著，怎么確定它的存在呢？
int main()
{
A a;
B b;
a.print();
b.print();
cout << "-------------------" << endl;
typedef void (*func)(); //利用函式指標 func；
((func**)(&a))[0][0](); //((func**)(&a))[0] 代表物件 a 的記憶體空間中的第一個元素：指向虛函式表的指標；
((func**)(&b))[0][0](); //((func**)(&a))[0][0] 表示虛函式表中第一個函式名；
return 0;
}
從結果中我們可以發現，((func**)(&a))[0][0](); 等效于 a.print();，即確實證明了物件 a 的記憶體空間中存有一個指向虛函式表的指標，虛函式表的第一個函式名正是 print ，
文章略顯晦澀，有疑問的同學可以留言一起探討
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標籤：AI
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