深入研究虛函数和vtable.docVIP

深入研究虚函数和vtable 国防科技大学计算机学院 褚瑞 在面向对象的C++语言中，虚函数（virtual function）是一个非常重要的概念。因为它充分体现了面向对象思想中的继承和多态性这两大特性，在C++语言里应用极广。比如在微软的MFC类库中，你会发现很多函数都有virtual关键字，也就是说，它们都是虚函数。难怪有人甚至称虚函数是C++语言的精髓。 那么，什么是虚函数呢，我们先来看看微软的解释： 虚函数是指一个类中你希望重载的成员函数，当你用一个基类指针或引用指向一个继承类对象的时候，你调用一个虚函数，实际调用的是继承类的版本。 ——摘自MSDN 这个定义说得不是很明白。MSDN中还给出了一个例子，但是它的例子也并不能很好的说明问题。我们自己编写这样一个例子： #include stdio.h #include conio.h class Parent { public: char data[20]; void Function1(); virtual void Function2(); // 这里声明Function2是虚函数 }parent; void Parent::Function1() { printf(This is parent,function1\n); } void Parent::Function2() { printf(This is parent,function2\n); } class Child:public Parent { void Function1(); void Function2(); } child; void Child::Function1() { printf(This is child,function1\n); } void Child::Function2() { printf(This is child,function2\n); } int main(int argc, char* argv[]) { Parent *p; // 定义一个基类指针 if(_getch()==c) // 如果输入一个小写字母c p=child; // 指向继承类对象 else p=parent; // 否则指向基类对象 p-Function1(); // 这里在编译时会直接给出Parent::Function1()的 入口地址。 p-Function2(); // 注意这里，执行的是哪一个Function2？ return 0; } 用任意版本的Visual C++或Borland C++编译并运行，输入一个小写字母c，得到下面的结果： This is parent,function1 This is child,function2 为什么会有第一行的结果呢？因为我们是用一个Parent类的指针调用函数Fuction1()，虽然实际上这个指针指向的是Child类的对象，但编译器无法知道这一事实（直到运行的时候，程序才可以根据用户的输入判断出指针指向的对象），它只能按照调用Parent类的函数来理解并编译，所以我们看到了第一行的结果。 那么第二行的结果又是怎么回事呢？我们注意到，Function2()函数在基类中被virtual关键字修饰，也就是说，它是一个虚函数。虚函数最关键的特点是“动态联编”，它可以在运行时判断指针指向的对象，并自动调用相应的函数。如果我们在运行上面的程序时任意输入一个非c的字符，结果如下： This is parent,function1 This is parent,function2 请注意看第二行，它的结果出现了变化。程序中仅仅调用了一个Function2()函数，却可以根据用户的输入自动决定到底调用基类中的Function2还是继承类中的Function2，这就是虚函数的作用。我们知道，在MFC中，很多类都是需要你继承的，它们的成员函数很多都要重载，比如编写MFC应用程序最常用的CView::OnDraw(CDC*)函数，就必须重载使用。把它定义为虚函数（实际上，在MFC中OnDraw不仅是虚函数，还是纯虚函数），可以保证时刻调用的是用户自己编写的OnDraw。虚函数的重要用途在这里可见一斑。 在了解虚函数的基础之上，我们考虑这样的问题：一个基类指针必须知道它所指向的对象是基类还是继承类的示例，才能在调用虚函数时“自动”决定应该调用哪个版本，它是如何知