一文读懂C++ 虚函数 virtual
探讨 c++ 虚函数 virtual
有无虚函数的对比
c++ 中的虚函数用于解决动态多态问题，虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与积累同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。
首先写两个简单的类，类 b 继承自类 a，即 a 是基类，b 是派生类。
class a{
public:
void print(){
cout << "a" << endl;
}
};
class b : public a {
public:
void print(){
cout << "b" << endl;
}
};
int main()
{
b b; //创建一个 b 类对象 b；
a &a = b; //a 是 b 的一个 a 类引用；
a *pa = &b; //pa 是一个指向 a 类对象的指针；
a.print();
pa->print();
b.print();
return 0;
}
程序中，a 类和 b 类均定义了一个同名函数 print ，但两个函数的功能不同，编译系统按照同名覆盖原则决定调用对象。
另外一点，引用的本质是指针常量，可以认为 a，pa 都指向了 b。（ 注意区分常量指针与指针常量，常量指针可以类比于整型指针，即指向一个常量的指针，指针的指向可以修改；指针常量类比于整型常量，即一个指针是个常量，也就是指针只能固定的指向某一单元，指针常量的指向不可改而指向的值可以修改。)
int a, b； int * const p1 = &a; //指针常量 const int *p2 = &b; //常量指针
执行函数后，我们发现结果为
因为 a 是 a 类的一个引用，所以 a 的 print( ) 依旧是 a 类的成员函数；pa 是 a 类的指针，同理；而 b 是 b 类的对象，调用的 print( ) 为 b 类的成员函数。简言之就是，没有 virtual 时，调用哪一类的成员函数取决于调用对象 a ，pa，b 在定义时的类型。而此时，若 b 类对象 b 想调用直接基类 a 的 print 函数，则应当 b.a::print( )。
这种 a，pa，b 能调用哪个同名函数在对象定义时已经确定好了的多态，我们称之为静态多态。什么是多态？同一个 print 函数在不同的对象中有不同的作用，这就呈现了多态。
这里再提一点，原本基类指针是用来指向基类对象的，如果用它指向派生类对象，此时基类指针指向的是派生类对象中的基类部分。在没有虚函数时，基类指针是无法调用派生类对象中的成员函数的。
而当我们在 a 类中 print( ) 前加上关键字 virtual，变成虚函数时
class a{
public:
virtual void print(){
cout << "a" << endl;
}
};
class b : public a{
public:
void print(){
cout << "b" << endl;
}
};
再次执行主函数，结果为
这是因为 virtual 跟着对象走，即调用的 print( ) 究竟是 a 类还是 b 类的成员函数取决于“ 调用者 ” a，pa 所指的对象 b 属于哪一类，而不再是取决于 a，pa 本身在定义时的类型了。
这种用基类指针或引用指向某一派生类对象，从而能够调用指针指向的派生类对象中的函数的多态，我们称为动态多态，virtual 正是实现动态多态的关键字。
虚函数表
接着刚才的话题，在 a 类中有虚函数的前提下，我们继续讨论
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;
}
执行结果为
为什么有虚函数的 a 类大小为 8 字节，继承 a 的 b 为 8 字节，而没有虚函数的 c 类是 1 字节呢？联想到 64 位操作系统下指针占8个字节内存，而 a 大小也是 8 字节，是巧合吗？事实上，在包含虚函数的类中，在该类的存储空间中，会有一个指向虚函数表的指针，正是这个指针使 a 的大小变为 8 字节。而指针所指的虚函数表本质上是 a 类中定义的所有虚函数名构成的列表。a 中只定义了一个虚函数 print( ) ，所以虚函数表中也只有一个虚函数名 print，通过这个虚函数名，再找到整个虚函数 print( ) 在内存中的存储位置 ( b 同理 ) 。
验证虚函数表的存在性
虚函数表看不见摸不着，怎么确定它的存在呢？
int main()
{
a a;
b b;
a.print();
b.print();
cout << "-------------------" << endl;
typedef void (*func)(); //利用函数指针 func；
((func**)(&a))[0][0](); //((func**)(&a))[0] 代表对象 a 的内存空间中的第一个元素：指向虚函数表的指针；
((func**)(&b))[0][0](); //((func**)(&a))[0][0] 表示虚函数表中第一个函数名；
return 0;
}
从结果中我们可以发现，((func**)(&a))[0][0](); 等效于 a.print();，即确实证明了对象 a 的内存空间中存有一个指向虚函数表的指针，虚函数表的第一个函数名正是 print 。
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