C++——多态实现原理分析

前言

虚函数执行速度要稍慢一些。为了实现多态性，每一个派生类中均要保存相应虚函数的入口地址表，函数的调用机制也是间接实现。所以多态性总是要付出一定代价，但通用性是一个更高的目标。

实验环境

Windows10 企业版

Visual Studio2017 15.8.1

引入虚函数后内存大小变化

没有虚函数时类占用内存大小

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Create Base" << endl;
    }
     ~Base()
    {
        cout << "Free Base" << endl;
    }
public:
    void Show()
    {
        cout << "This is Base Show()" << endl;
    }
private:
    int x;
};

void main()
{
    cout << sizeof(Base) << endl;
    Base b;
}

占用内存为4字节。在x86 模式下，整形变量大小为4字节

有虚函数时类占用内存大小

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Create Base" << endl;
    }
     ~Base()
    {
        cout << "Free Base" << endl;
    }
public:
    virtual void Show()
    {
        cout << "This is Base Show()" << endl;
    }
private:
    int x;
};

void main()
{
    cout << sizeof(Base) << endl;
    Base b;
}

占用内存为8字节。在x86 模式下，整形变量大小为4字节。剩下4字节是虚函数表指针，指针变量在x86下占内存大小4字节。

代码中只定义了一个虚函数，定义多个虚函数，类的大小还是8。虚函数表的指针指向的是虚函数表的入口地址

虚函数表

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Create Base" << endl;
    }
     ~Base()
    {
        cout << "Free Base" << endl;
    }
public:
    virtual void Show()
    {
        cout << "This is Base Show()" << endl;
    }
    virtual void Print()
    {
        cout << "This is Base Print()" << endl;
    }
    void Fun()
    {
        cout << "This is Base Fun()" << endl;
    }
private:
    int x;
};

class D :public  Base
{
public:
    D()
    {}
    ~D()
    {}
public:
    void Show()
    {
        cout << "This is D Show()" << endl;
    }
    void Fun()
    {
        cout << "This is D Fun()" << endl;
    }
    virtual void List()
    {
        cout << "This is D List()" << endl;
    }
private:
    int y;
};

void main()
{
    D d;
}

虚函数表前后变化

虚函数表在构造父类的时候会记录所有父类的虚函数

这里面少显示了子类的List虚方法，少显示是编译器的问题。但是你不能通过父类指针访问子类List()方法，因为List超出了父类范围。

子类构造完成后，子类重写了父类的虚函数，虚函数表中的虚函。数就变成了子类的。狸猫混太子，偷梁换柱的意思