c++中爲何能夠經過指針或引用實現多態，而不能夠經過對象呢？

引言：  在c++中司空見慣的事情就是：能夠經過指針和引用能夠實現多態，而對象不能夠。  那爲何？讓咱們來解開這神祕的暗紗！

 

一、 類對象的存儲方式：

在一個類的實例中，只會存放非靜態的成員變量。 若是該類中存在虛函數的話，再多加一個指向虛函數列表指針—vptr。

例如聲明以下兩個類，並分別實例化兩個對象，它們的內存分配大體以下：（vptr具體在什麼位置，與編譯器有關，大多數都在開始處）

class base
{
public:
    virtual ~base() {};
    virtual string GetName() { return "base"; }
    GetA();
    int a;
};

class derived : public base
{
public:
    virtual ~derived() {};
    virtual string GetName() { return "derived";}
    GetB();
    int b;
};

base B1, B2;
derived D1, D2;

 

內存分佈大體以下： 

1. 類對象中，只有成員變量與vptr.

2. 普通成員函數在內存的某一位置放着。它們與c語言中定義的普通函數沒有區別。 當咱們經過對象或對象指針調用普通成員函數時， 編譯器會拿到它。怎麼拿到呢？固然是經過名字了，編譯器都會對咱們寫的函數的名字進行修飾映射，讓它們變成內存中惟一的函數名。

3. 不管基類仍是子類，每一種類類型的虛函數表只有一份，它裏面存放了基類的類型信息和指向基類中的虛函數的指針。 某一類類型的全部對象都指向了相同的虛函數表。

 

 

2.  不管經過對象仍是指針，能使用的方法只與它們靜態類型有關。

例如：下面的 base類型的對象B1或指針pB1，只能使用GetName() 和GetA()方法。 不管它們是如何來的！！！！！

// 直接構造獲得
base B1;
base* pB1 = new base();

// 即便從子類轉換而來， 經過B1或pB1也永遠訪問不到GetB（）方法。
derived d1;
B1 = d1;
pB1 = new derived();

 

 

3.  不一樣類型的指針有什麼區別？

本質上它們沒有任何區別，在32/64位系統中都是4/8字節的一個變量。 惟一不一樣的就是編譯器解釋它們的方式，即經過指針來尋址出來的對象類型不一樣，大小不一樣 ，指針類型來告訴編譯器如何解釋該指針。

 

4. 指針與引用來實現多態

有代碼以下 ：

derived* _pD = new derived();
base* _pB = _pD;
_pB.GetName();    // 返回 derived.

想要知道如何經過指針來實現的多態，就要看看對基類指針賦值是發生了什麼！ 具體來講 以下圖所示：

咱們會發現，對指針的賦值，僅僅是讓基類指針_pB指向的子類對象的地地址。 當咱們使用基類指針調用GetName()函數（該函數是虛函數，它的地址在函數表中）時， 會由_pB指向的地址找到子類的虛函數表指針vptr_上海，再由vptr_上海在虛函數表中找到子類的GetName(),從而調用它。就這樣實現了多態。 

 

5. 對象不能實現多態

有代碼以下：

base B1;
derived D1;
B1 = D1;
B1.GetName();     // 返回 base

base B2 = D1
B2.GetName();    // 返回 base

上面代碼中不管賦值操做仍是賦值構造時， 只會處理成員變量，一個類對象裏面的vptr永遠不會變，永遠都會指向所屬類型的虛函數表，操做以下圖所示：

 

所以，經過對象調用虛函數時，就沒有必要進行動態解析了，白白增長了間接性，浪費性能。編譯器直接在編譯時就能夠確認具體調用哪個函數了，所以沒有所謂的多態。

 

 

補充說明：

1. 引用本質上也是經過指針的解引用（即*_point)來實現的，能夠<<參考std源碼剖析》一本書，因此引用也能夠實現多態。

2. 即便經過 基類的指針調用基類的虛函數 或 經過子類的指針調用子類的虛函數 以及經過子類指針調用基類的虛函數，  也是經過多態機制來完成的（即一步步的間接性來完成）。 

3.  一個空的class的對象的大小爲1個字節， 編譯器之因此要這麼作，是爲了區別同一個類類型的不一樣對象！