C++ 虛成員函數和動態聯編

——編譯器對非虛方法使用靜態聯編（編譯時匹配），對虛方法使用動態聯編（運行時匹配）。

 

• 未使用虛方法時，指針類型在編譯時已知，所以編譯器在編譯時，能夠將成員方法關聯到相應的類，這被稱爲靜態聯編；
• 使用虛方法時，一般只有在運行程序時才能肯定對象類型，因此編譯器生成的代碼在程序執行時將成員函數關聯到相應的類，這被稱爲動態聯編。

　　靜態聯編比動態聯編效率高。

　　虛函數的工做原理。

　　虛函數。

　　從新定義成員函數（改變函數特徵標）。

　　從新定義重載的成員函數。

 

  效率

  爲使程序可以在運行階段進行決策，必須採起一些方法來跟蹤基類指針或引用指向的對象類型，這增長了額外的處理開銷。所以下列狀況更適合靜態聯編：

• 類不會用做基類
• 派生類不從新定義基類的任何方法

  所以靜態聯編被設置爲C++的默認選擇。

  若是要在派生類中從新定義基類的方法，則將它設置爲虛方法；不然設置爲非虛方法。

  

  虛函數的工做原理

  編譯器處理虛函數的方法是：給每一個對象添加一個隱藏成員。隱藏成員中保存了一個指向·函數地址·數組的指針。這種數組被稱爲虛函數表（vtbl），表中存儲了爲類對象進行聲明的虛函數的地址。

  派生類對象將包含一個指向獨立地址表的指針（即新建立一個表）。（增長內存開銷）

  調用虛函數時，程序將查看存儲在對象中的vtbl地址，而後轉向相應的函數地址表並在表中查找地址。（影響執行速度）

  總之，使用虛函數將在內存和執行速度上有必定的成本；即便非函數的效率比虛函數稍高，卻不具有動態聯編功能。

 

  構造函數不能是虛函數。

  析構函數應當是虛函數，除非類不用作基類。

  友元函數不能是虛函數，由於友元不是類成員，而只有成員才能夠是虛函數。

 

  若是派生類沒有從新定義函數，將使用該函數的基類版本（繼承它）。若是派生類位於派生鏈中，則將使用最新的虛函數版本（指針或引用調用），基類版本被隱藏的狀況除外。

   從新定義將隱藏基類方法：

class Dwelling
{
public:
    virtual void showperks(int a) const;
    ...
};
class Hovel : public Dwelling
{
public:
    virtual void showperks() const;
    ...
}

  在派生類中從新定義函數（改變了參數特徵標），將隱藏同名的基類方法，而不是重載基類方法。

Hovel trump;
trump.showperks();    // valid
trump.showperks(5);    // invalid

  若是從新定義繼承的方法，應確保與原來的原型徹底相同。若是返回類型爲基類引用或指針，則能夠修改成指向派生類的引用或指針（返回類型協變：即容許返回類型隨類類型的變化而變化）。

  若是基類聲明被重載了，則應在派生類中從新定義全部的基類版本；若是隻定義了一個版本，則其它版本將被隱藏，派生類對象將沒法使用它們。

class Dwelling
{
public:
    virtual void showperks(int a) const;
    virtual void showperks(double x) const;
    virtual void showperks() const;
    ...
};
class Hovel : public Dwelling
{
    virtual void showperks(int a) const;
    virtual void showperks(double x) const;
    virtual void showperks() const;
    ...
};

   若是不須要修改，則新定義可只調用基類版本：

  void Hovel::showperks()const {Dwelling::showperks();}  

 

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