浅析面向对象编程语言C++多态实现技术的虚指针和虚表结构初稿..docxVIP

浅析面向对象编程语言C++多态实现技术的虚指针和虚表结构作者：翁子凡摘要：本文通过一个C++例子，探索C++类实现多态的虚表技术，验证了C++类结构中虚指针和虚表的真实存在，并且剖析了类结构中虚指针的位置和虚表中各个函数指针排列方式，并以表格的形式展示了出来。关键字：面向对象、编程语言、C++、多态、多态实现、虚指针、虚表引言：任何面向对象编程语言都有的相同三个重要特征，分别是封装、继承、多态，但是对于这三个特征的具体实现每种编程语言却有着不同的实现方式。C++是现在最流行的面向对象编程语言之一，其中C++对于多态的实现，是通过虚表来实现的。正文：时下最流行的编程语言是面向对象编程语言C++、C#、Java、Ruby，这是源于面向对象编程语言在工程实践中拥有的众多优点所致。对于实现这些优点，面向许多编程语言有着自己的技巧。本文试图揭示C++的多态实现虚表技术。由于本文的目标读者是有C++编程基础的程序员，对于多态的概念就不在此赘述。首先需要阐述的一个概念是虚表。在C++语言中，每个有虚函数的类，编译器都会为它生成一个虚拟函数表（简称：虚表），表中的每一个元素都指向一个虚函数的地址。 　　此外，编译器当然也会为类加上一个成员，是一个指向该虚函数表的指针（常被称为vptr），每一个由此类别派生出来的类，都有这么一个vptr。 虚表的内容是依据类中的虚函数声明次序--填入函数指针。派生类别会继承基础类别的虚表（以及所有其他可以继承的成员），当我们在派生类中改写虚函数时，虚表就受了影响；表中的元素所指的函数地址将不再是基类的函数地址，而是派生类的函数地址。上边对虚表的描述已经非常详细了，下边用一个代码示例和一些图表来更生动的阐述和验证。代码中类之间继承结构图：代码：#includestdio.h#includeiostreamusingnamespacestd;classCBase{public: virtualvoidfun1(){coutfun1 in CBaseendl; }virtualvoidfun2(){coutfun2 in CBaseendl; }virtual ~CBase(){};//虚函数地址在虚表中的位置和声明一致(VS2008)};classCBase1{public :virtual ~CBase1(){};//虚函数地址在虚表中的位置和声明一致(VS2008)virtualvoidfun3(){coutfun3 in CBase1endl; }};//继承了两个基类，这将使编译器在CDerive类中生成个虚表，每个基类都会有自己的虚函数表classCDerive:publicCBase,publicCBase1{public:CDerive(){}voidfun1(){coutfun1 in CDeriveendl; }};//继承了两个基类，这将使编译器在CDerive1类中生成个虚表，每个基类都会有自己的虚函数表,自己的虚函数会添加到第一张虚表的最后classCDerive1:publicCBase,publicCBase1{public:CDerive1(){}voidfun1(){coutfun1 in CDerive1endl; }virtualvoidfun4(){coutfun4 in CDeriveendl; }};//继承了一个基类CDerive1，这将使编译器在CDerive2类中继承CDerive1的两张基表classCDerive2:publicCDerive1{voidfun1(){coutfun1 in CDerive2endl; }};//函数指针typedefvoid(*Func)(void);//打印函数地址，并调用函数voidcallFunctionAtAddress(intnAddress){printf(Call function at address:0x%x\r\n,nAddress);Funcfun = (Func)nAddress;fun();}intmain(intargc, charargv[]){CDerive2 *pObj = newCDerive2;CBase *pObj2 = pObj;printf(size of CBase:%d\r\nsize of CBase1:%d\r\nsize of CDerive:%d\r\nsize of CDerivel:%d\r\nsize of CDerive2:%d\r\n\r\n,sizeof(CBase),sizeof(CBase1),sizeof(CDerive),sizeof(CDerive1),sizeof(CDerive2));printf(use Pointer of CDerive2, s