為了敘述簡便,在本文中,將動態多態性一律簡化為多態性。
在前面的文章中,我們已經簡要介紹了C++的多態性,也介紹了C++的虛函數表,下面,我們來看看C++是如何利用虛函數機制來實現多態性的。(題外話:實現多態性並不一定需要用到虛函數機制)。下面,我們還是從程序的角度來看,為了便於熱身,我們來看一個極為簡單的程序:
#include <iostream>
using namespace std;
class E
{
public:
virtual void f()
{
cout << "E::f" << endl;
};
virtual void g()
{
cout << "E::g" << endl;
};
};
class M : public E
{
public:
virtual void g()
{
cout << "M::g" << endl;
};
};
int main()
{
E e;
M m;
E *p = &e;
p->f(); // E::f
p->g(); // E::g
p = &m;
p->f(); // E::f
p->g(); // M::g
return 0;
}
為什麼同樣是調用p->g();這個語句,得到了截然不同的結果呢?因為多態嘛!那這種多態性是如何實現的呢?廢話不多說,直接上代碼:
#include <iostream>
using namespace std;
class E
{
public:
// 為了方便敘述,故把公開a和b, 在實際系統中,很少這樣做
int a;
int b;
virtual void f()
{
cout << "E::f" << endl;
};
virtual void g()
{
cout << "E::g" << endl;
};
};
class M : public E
{
public:
int c;
virtual void g()
{
cout << "M::g" << endl;
};
};
int main()
{
E e;
e.a = 1;
e.b = 2;
cout << &e << endl; // e的VTABLE的地址: 0012FF74
cout << (int *)&e << endl; // eVPTR的地址: 0012FF74
cout << &e.a << endl; // e.a的地址: 0012FF78
cout << &e.b << endl; // e.b的地址: 0012FF7C
cout << (void *)*((int *)&e) << endl; // eVPTR的值 0046F028
cout << *((int *)&e + 1) << endl; // e.a的值: 1
cout << *((int *)&e + 2) << endl; // e.b的值: 2
cout << (void *)*(int *)(*(int *)&e) << endl; // E的f函數的地址: 0040128F
cout << (void *)*((int *)(*(int *)&e) + 1) << endl; // E的g函數的地址: 004011BD
cout << "---------" << endl;
M m;
m.a = 3;
m.b = 4;
m.c = 5;
cout << &m << endl; // m的VTABLE的地址: 0012FF64
cout << (int *)&m << endl; // mVPTR的地址: 0012FF64
cout << &m.a << endl; // m.a的地址: 0012FF68
cout << &m.b << endl; // m.b的地址: 0012FF6C
cout << &m.c << endl; // m.c的地址: 0012FF70
cout << (void *)*((int *)&m) << endl; // mVPTR的值 0046F034
cout << *((int *)&m + 1) << endl; // m.a的值: 3
cout << *((int *)&m + 2) << endl; // m.b的值: 4
cout << *((int *)&m + 3) << endl; // m.c的值: 5
cout << (void *)*(int *)(*(int *)&m) << endl; // E的f函數的地址: 0040128F
cout << (void *)*((int *)(*(int *)&m) + 1) << endl; // M的g函數的地址: 004011A8
E *p = &e;
p->f(); // E::f
p->g(); // E::g
E *q = &m;
q->f(); // E::f
q->g(); // M::g
return 0;
}
為了理解上面的程序和結果,我來畫一幅圖,大家就能大致明白,圖如下:
為了配合理解上圖,下面隨即給出調試程序的結果圖:
現在應該清楚了用虛函數實現多態性的原理了吧!OK,最後感嘆一句:Everything should be made as simple as possible.
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