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C++中的虚成员函数和动态联编是什么

发布时间:2020-07-01 18:15:32 来源:亿速云 阅读:155 作者:元一 栏目:编程语言

C++中的虚成员函数和动态联编是什么?很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。

虚成员函数:

虚函数允许派生类取代基类所提供的实现。编译器确保当对象为派生类时,取代者(译注:即派生类的实现)总是被调用,即使对象是使用基类指针访问而不是派生类的指针。这样就允许基类的算法被派生类取代,即使用户不知道派生类的细节。

派生类可以完全地取代基类成员函数(覆盖(override)),也可以部分地取代基类成员函数(增大(augment))。如果愿意的话,后者由派生类成员函数调用基类成员函数来完成。
在构造函数访问顺序中,一般来说是先访问父类的构造函数再访问子类的构造函数,析构函数则是先访问子类的析构函数,再访问父类的析构函数。

动态联编:

编译程序在编译阶段并不能确切知道将要调用的函数,只有在程序运行时才能确定将要调用的函数,为此要确切知道该调用的函数,要求联编工作要在程序运行时进行,这种在程序运行时进行联编工作被称为动态联编。动态联编又称动态关联。

编译器对非虚方法使用静态联编(编译时匹配),对虚方法使用动态联编(运行时匹配)。

  • 未使用虚方法时,指针类型在编译时已知,因此编译器在编译时,可以将成员方法关联到相应的类,这被称为静态联编;
  • 使用虚方法时,通常只有在运行程序时才能确定对象类型,所以编译器生成的代码在程序执行时将成员函数关联到相应的类,这被称为动态联编。

  静态联编比动态联编效率高。

  虚函数的工作原理。

  虚函数。

  重新定义成员函数(改变函数特征标)。

  重新定义重载的成员函数。

 效率

 为使程序能够在运行阶段进行决策,必须采取一些方法来跟踪基类指针或引用指向的对象类型,这增加了额外的处理开销。因此下列情况更适合静态联编:

  • 类不会用作基类
  • 派生类不重新定义基类的任何方法

 因此静态联编被设置为C++的默认选择。

 如果要在派生类中重新定义基类的方法,则将它设置为虚方法;否则设置为非虚方法。

 虚函数的工作原理

 编译器处理虚函数的方法是:给每个对象添加一个隐藏成员。隐藏成员中保存了一个指向·函数地址·数组的指针。这种数组被称为虚函数表(vtbl),表中存储了为类对象进行声明的虚函数的地址。

 派生类对象将包含一个指向独立地址表的指针(即新创建一个表)。(增加内存开销)

 调用虚函数时,程序将查看存储在对象中的vtbl地址,然后转向相应的函数地址表并在表中查找地址。(影响执行速度)

 总之,使用虚函数将在内存和执行速度上有一定的成本;即使非函数的效率比虚函数稍高,却不具备动态联编功能。

 构造函数不能是虚函数。

 析构函数应当是虚函数,除非类不用做基类。

 友元函数不能是虚函数,因为友元不是类成员,而只有成员才可以是虚函数。

 如果派生类没有重新定义函数,将使用该函数的基类版本(继承它)。如果派生类位于派生链中,则将使用最新的虚函数版本(指针或引用调用),基类版本被隐藏的情况除外。

重新定义将隐藏基类方法:

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

 在派生类中重新定义函数(改变了参数特征标),将隐藏同名的基类方法,而不是重载基类方法。

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

 如果重新定义继承的方法,应确保与原来的原型完全相同。如果返回类型为基类引用或指针,则可以修改为指向派生类的引用或指针(返回类型协变:即允许返回类型随类类型的变化而变化)。

 如果基类声明被重载了,则应在派生类中重新定义所有的基类版本;如果只定义了一个版本,则其它版本将被隐藏,派生类对象将无法使用它们。

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;
    ...
};

 如果不需要修改,则新定义可只调用基类版本:

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

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