详解C++虚成员函数和动态联编

推荐学习： 《c++教程》

——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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