C++虚表

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虚函数

　　在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数称为虚函数，语法格式：

virtual 成员函数名() 

　　重写：

• 必须是虚函数
• 子类定义了一个和父类完全相同的成员函数，包括返回值类型、函数名、参数列表
• 重写也称为覆盖
  上代码镇楼：

class A {
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "A::func()" << endl;
    }
};
class B :public A {
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "B::func()" << endl;
    }
};
int main()
{
    A* p=new B;
    p->func();//输出"B::func()",子类的func覆盖掉了父类的func
    system("pause");
    return 0;
}

虚表

　　1. 虚表也称为虚函数表，顾名思义就是用来存放虚函数地址的一个抽象表格。这个表格是我们人为抽象出来的。
　　一个对象可能有多个虚函数，所以虚表的本质是一个指针数组，用来存放虚函数地址的数组。这个数组的最后一个元素是0.
　　编译器会为包含虚函数的类加上一个成员变量，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。虚表指针是从属于对象的。也就是说，如果一个类含有虚表，则该类的所有对象都会含有一个虚表指针，并且该虚表指针指向同一个虚表。
　　2. 虚表的内容是依据类中的虚函数声明次序填入函数指针。派生类会继承基类的虚表（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。

　　3.打印虚表：
　　有一句话，看到的往往不是真的，我们在监视窗口看的好像就是这么一回事，但是万一不对呢，为了解决这个困扰，我们将虚函数打印出来。怎么打呢？前面说过，虚表的本质是一个指针数组，里面存放的是放进去的虚函数地址，并且最后一个元素是0，我们就像打印数组一样打印虚表，遇0结束。

typedef void(*FUNC)();//函数指针
void PrintVTable(int* VTable)
{
    cout << " 虚表地址>" << VTable << endl;
    for (int i = 0; VTable[i] != 0; ++i)
    {
        printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x->", i, VTable[i]);
        FUNC f = (FUNC)VTable[i];
        f();//调用对应函数
    }
    cout << endl;
}
class Base {
public:
    Base()
        :_a(1)
    {}
    virtual void func1()
    {
        cout << "Base::func1()" << endl;
    }
    virtual void func2()
    {
        cout << "Base::func2()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    Base b;
    int* vtable = (int*)(*(int*)&b);
    PrintVTable(vtable);
    system("pause");
    return 0;
}
/*输出结果：
 虚表地址>00F79B64
 第0个虚函数地址 :0Xf710dc->Base::func1()
 第1个虚函数地址 :0Xf7139d->Base::func2()
 */

---

虚表在几种继承下的情况

1.单继承：(无重写)

class Base {
public:
    Base()
        :_a(1)
    {}
    virtual void func1()
    {
        cout << "Base::func1()" << endl;
    }
    virtual void func2()
    {
        cout << "Base::func2()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
class Derive :public Base {
public:
    Derive()
        :_b(2)
    {}
    virtual void func3()
    {
        cout << "Derive::func3()" << endl;
    }
    virtual void func4()
    {
        cout << "Derive::func4()" << endl;
    }
private:
    int _b;
};
int main()
{
    Base b;
    Derive d;
    system("pause");
    return 0;
}

2.单继承：(有重写)

　　重写子类的虚函数会覆盖掉父类对应的虚函数，所以在虚表中也会发生相应的变化。

class Base {
public:
    Base()
        :_a(1)
    {}
    virtual void func1()
    {
        cout << "Base::func1()" << endl;
    }
    virtual void func2()
    {
        cout << "Base::func2()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
class Derive :public Base {
public:
    Derive()
        :_b(2)
    {}
    virtual void func2()
    {
        //重写了父类base的func2函数
        cout << "Derive::func2()" << endl;
    }
    virtual void func3()
    {
        cout << "Derive::func3()" << endl;
    }
private:
    int _b;
};
int main()
{
    Base b;
    Derive d;
    system("pause");
    return 0;
}

　　那么对于上述代码，我们现在就能很轻松的明白Base和Derive的大小：

cout << sizeof(Base) << endl;//8
cout << sizeof(Derive) << endl;//12

3.多继承(非菱形继承)

　　对于多继承关系而言，情况又变的复杂：

class A {
public:
    virtual void func1()
    {
        cout << "A::func1()" << endl;
    }
    int _a;
};
class B {
public:
    virtual void func2()
    {
        cout << "B::func2()" << endl;
    }
    int _b;
};
class C :public B, public A {
public:
    virtual void func1()//重写父类A的虚函数func1
    {
        cout << "C::func1()" << endl;
    }
    virtual void func3()
    {
        cout << "C::func3()" << endl;
    }
    int _c;
};
int main()
{
    A a;
    B b;
    C c;
    c._a = 1;
    c._b = 2;
    c._c = 3;
    //求：
    cout << sizeof(a) << endl;
    cout << sizeof(b) << endl;
    cout << sizeof(c) << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

　　对于多继承，我们首先要明白几个概念：　

• 如果父类都有虚表，那么子类会继承所有父类的虚表，并且将自己的虚表指针放在第一个被继承的父类的虚表中。
• 有几个含有虚表的父类，子类就有几个虚表，比如上述例子子类C继承了父类B、A，并且两个父类都有虚表，所以子类C就有两个虚表，即两个虚表指针。

• 如果子类和父类的虚函数构成重写，则多继承的重写规则和单继承一样，即子类的虚函数会在虚表中覆盖掉父类对应的虚函数。子类重写了哪个父类的函数，子类就将这个函数存放在那个父类的虚表中。

  　　画图对上述代码解析：
  　　
  　
  　　回过头我们对上述代码的问题就能迎刃而解：

    cout << sizeof(a) << endl;//8
    cout << sizeof(b) << endl;//8
    cout << sizeof(c) << endl;//20

4.多继承(菱形继承)

　　对于菱形继承而言，为了解决二义性的问题，我们引入了虚继承，即用虚基表来解决了二义性，所以在此我们需要分析虚基表和虚表。
　　首先我们要严格区分开虚基表和虚表，两者毫无关系可言。虚基表是虚继承产生的，虚表是多态产生的（即必须有虚函数）。
　　对于菱形继承，它也有几点规则，掌握了规则就好分析问题：

• 子类有几个拥有虚表的父类，就拥有几张虚表
• 有几个虚继承同一个类的父类，子类就有几个虚基表指针
• 因为是虚继承，对于共同的父类，子类将这个父类的虚表放在公共区域。

class A//8
{
public:
    virtual void fun1()
    {
        printf("A::virtual void fun(int n)\n");
    }
    int _a;
};

class B :virtual public A//虚继承
{
public:
    virtual void fun2()//8+8+4
    {
        printf("B::virtual void fun(int n)\n");
    }
    int _b;
};

class C :virtual public A//虚继承
{
public:
    virtual void fun3()
    {
        printf("C::virtual void fun(int n)\n");
    }
    int _c;
};

class D :public C, public B
{
public://大小：虚继承情况下基类A的大小（虚表指针+int(_a)）+B的大小（int(_b)+虚基表指针+虚表指针）
        //+C的大小（int(_c)+虚基表指针+虚表指针）+int(_d)
    int _d;
};

int main()
{
    A a;
    B b;
    C c;
    D d;//d有几个虚函数：
    a._a = 1;
    b._a = 2;
    b._b = 3;
    c._a = 4;
    c._c = 5;
    d._a = 6;
    d._b = 7;
    d._c = 8;
    d._d = 9;
}

　　简单来说，对于菱形继承来说，子类的对象模型可以简单划分为：