【C++深度探索】全面解析多态性机制(二)

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前言

我们知道C++多态实现有两个条件——一是基类的指针或引用调用虚函数，另一个是基类中有虚函数并且在派生类中实现虚函数重写；这两个条件缺一不可，这与多态实现的底层原理有关，今天我们就来学习一下多态实现的原理🥳🥳

目录

• 前言
• 1.虚函数表
• 2.派生类中的虚表
• • 情况一：只有基类有虚函数，派生类没有
  • 情况二：基类和派生类中都有虚函数，并且虚函数没有被重写
  • 情况三：基类中定义虚函数，并且派生类中对该虚函数进行了重写
  • 综合这三种情况
  • 3.多态原理
  • • 动态绑定与静态绑定
    • 4.多继承中的虚函数表
    • 5.结语

      1.虚函数表

      虚函数表（Virtual Function Table，VTable）是C++中实现动态多态性的一种机制。每个包含虚函数的类都有一个对应的虚函数表，用于存储该类的虚函数地址。

      虚函数表是一个包含函数指针的数组，每个函数指针指向相应虚函数的实现。

      也就是说在类中定义了虚函数，那么该类就会包含一个虚函数表来存放虚函数的函数指针，注意这里是指类中会存储虚函数表的指针来达到效果，因为如果虚函数很多，直接存储虚函数表可能会占用很多空间。

      例如：

      class Base
      {
      public:
      	virtual void Func1()
      	{
      		cout 
      	cout 
      private:
      	int _b = 1;
      };
      class Derive :public Base
      {
      public:
      	virtual void Func2()
      	{
      		cout 
      	Derive d;
      	return 0;
      }
      
      public:
      	virtual void Func1()
      	{
      		cout 
      private:
      	int _d = 2;
      };
      int main()
      {
      	Derive d;
      	return 0;
      }
      
      public:
      	virtual void Func1()
      	{
      		cout 
      public:
      	virtual void Func2()
      	{
      		cout 
      	Derive d;
      	return 0;
      }
      
      	// 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数
      	cout 
      		printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x-", i, vTable[i]);
      		VFPTR f = vTable[i];
      		f();//调用该函数
      	}
      	cout 
      	Base b;
      	Derive d;
      	//打印b对象中虚函数的地址
      	VFPTR* vTableb = (VFPTR*)(*(int*)&b);
      	PrintVTable(vTableb);
      	
      	//打印d对象中虚函数的地址
      	VFPTR* vTabled = (VFPTR*)(*(int*)&d);
      	PrintVTable(vTabled);
      }
      
      public:
      	virtual void Func1()
      	{
      		cout 
      public:
      	virtual void Func1()//重写虚函数Fun1()
      	{
      		cout 
      	Base b;
      	Derive d;
      	return 0;
      }
      
      public:
      	virtual void Func1()
      	{
      		cout 
      		cout 
      		cout 
      public:
      	virtual void Func1()//重写
      	{
      		cout 
      	Base b;
      	Derive d;
      }
      
      	int i = 0;
      	static int j = 1;
      	int* p1 = new int;
      	const char* p2 = "aaaaa";
      	Base b;
      	Derive d;
      	printf("栈：%p\n", &i);
      	printf("静态区：%p\n", &j);
      	printf("堆：%p\n", p1);
      	printf("常量区：%p\n", p2);
      	printf("Base虚表地址：%p\n", *(int*)&b);
      	printf("Derive虚表地址：%p\n", *(int*)&d);
      	return 0;
      }
      
      public:
      	virtual void BuyTicket() { cout 
      public:
      	virtual void BuyTicket() { cout 
      	p.BuyTicket();
      }
      int main()
      {
      	Person Black;
      	Func(Black);
      	Student tutu;
      	Func(tutu);
      	return 0;
      }
      
      public:
      	virtual void func1() { cout  cout 
      public:
      	virtual void func1() { cout  cout 
      public:
      	virtual void func1() { cout  cout 
      	cout 
      		printf(" 第%d个虚函数地址 :0X%x,-", i, vTable[i]);
      		VFPTR f = vTable[i];
      		f();
      	}
      	cout 
      	Derive d;
      	//第一个虚表地址
      	VFPTR* vTableb1 = (VFPTR*)(*(int*)&d);
      	PrintVTable(vTableb1);
      	//找到第二个虚表的地址
      	VFPTR* vTableb2 = (VFPTR*)(*(int*)((char*)&d + sizeof(Base1)));
      	PrintVTable(vTableb2);
      	return 0;
      }