对C++ 虚函数的理解

今天下午看一个开源项目的源码时候，碰到了虚函数。为此，就去查资料了解一下C++虚函数实现机制。

先上代码，对着代码讲。

#include <iostream>
#include <stdio.h>

using namespace std;

class Animal
{
public:
	virtual void eat();   // eat 指定为虚函数 
	virtual void sleep();
	void work();   // work为非虚函数 
	void run();
};

class Dog: public Animal
{
public:
	void eat();
	void work();
};

void Animal::eat()
{
	cout << "Aminal eats something" << endl;
}

void Animal::sleep()
{
	cout << "Animal is sleeping" << endl;
}
void Animal::work()
{
	cout << "Animal works hardly" << endl;
}

void Animal::run()
{
	cout << "Aminal is running" << endl;
}

void Dog::eat()
{
	cout << "Dog eats bone" << endl;
}

void Dog::work()
{
	cout << "Dog works hardly" << endl;
}

int main()
{
	Animal* ani = new Dog();
	ani -> eat();
	ani -> sleep();
	ani -> work();
	
	return 0;
}

程序中定义两个类：基类Animal和派生类Dog，也即是父类Animal和子类Dog。

该程序的函数被分为四类：

1.eat函数是虚函数，被重新定义

2.sleep函数是虚函数，未被重新定义

3.work函数是普通函数，被重写

4.run函数是普通函数，未被被重写。

编译器处理虚函数的方法是，对每个类添加一个隐藏成员：一个虚函数表（virtual function table， vtbl）。这里将会创建两个虚函数表。虚函数表里面存放的是每个类中虚函数的地址，注意这里，只存放虚函数的地址，不会存放其他成员函数。

程序会使用Dog类型的虚拟地址表，所以，这里，eat函数会执行子类的eat函数，而sleep仍然会执行父类的sleep函数。而work函数会执行指针的类型，也就是Animal类型。

也就是，对于父类指针指向子类对象的情况来说，除了被重新定义的虚函数（eat函数）会执行子类的函数（子类eat函数）之外，其他所有类型的函数都将执行父类函数。

执行结果如下：

Dog eats bone
Animal is sleeping
Animal works hardly
Aminal is running

--------------------------------
Process exited after 0.2431 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

那如果想执行子类Dog的work函数怎么办？

强制类型转换！

将main函数改写如下：

int main()
{
	Animal* ani = new Dog();
	ani -> eat();
	ani -> sleep();
	ani -> work();
	ani -> run();
	
	cout << endl;
	
	((Dog*) ani) -> eat();
	((Dog*) ani) -> sleep();
	((Dog*) ani) -> work();
        ((Dog*) ani) -> run();
	
	return 0;
}

执行结果如下：

Dog eats bone
Animal is sleeping
Animal works hardly
Aminal is running

Dog eats bone
Animal is sleeping
Dog works hardly
Aminal is running

--------------------------------
Process exited after 0.1338 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

这时候，就和普通的继承一摸一样了，哦不是，一模（mu）一样。

参考：

1. C++ Prime Plus 第六版（中文版）

2.JAVA的多态用几句话能直观的解释一下吗？ - 程序狗的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/30082151/answer/120520568