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发信人: Second (石开), 信区: Program
标 题: Part of C++ FAQ Lite[20]--继承（虚函数）
发信站: 荔园晨风BBS站 (Thu Jun 7 05:51:58 2001), 转信
译文出处：东日文档 http://www.sunistudio.com/
[20] 继承 — 虚函数
(part of c++ faq lite, copyright ? 1991-96, marshall cline, cline@parashift.
com)
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faqs in section [20]:
[20.1] 什么是“虚成员函数”？
[20.2] c++ 怎样同时实现动态绑定和静态类型?
[20.3] 虚成员函数和非虚成员函数调用方式有什么不同?
[20.4] 析构函数何时该时虚拟的？
[20.5] what is a "virtual constructor"?
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[20.1] 什么是“虚成员函数”？
从面向对象观点来看，它是 c++ 最重要的特征[6.8][6.9]。
虚函数允许派生类取代基类的实现。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)）。如果希望的话，后者由派生类成员函数调用基类成员函数来完成
。
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[20.2] c++ 怎样同时实现动态绑定和静态类型？
当你有一个对象的指针，而对象实际是该指针类型的派生类（例如：一个 vehicle* 指
针
实际指向一个 car 对象）。由此有两种类型：指针的（静态）类型（在此是 verhicle
），
和指向的对象的（动态）类型（在此是 car）。
静态类型意味着成员函数调用的合法性被尽可能早地检查：编译器在编译时。编译器用
指
针的静态类型决定成员函数调用是否合法。如果指针类型能够处理成员函数，那么指针
所
指对象当然能很好的处理它。例如，如果 vehicle 有某个成员函数，则由于car是一种
vehicle，那么 car 当然也有该成员函数。
动态绑定意味着成员函数调用的代码地址在最终时刻才被决定：基于运行时的对象动态
类型。
因为绑定到实际被调用的代码这个过程是动态完成的（在运行时），所以被称为“动态
绑定”。
动态绑定是虚函数导致的结果之一。
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[20.3] 虚成员函数和非虚成员函数调用方式有什么不同？
非虚成员函数是静态确定的。也就是说，该成员函数（在编译时）被静态地选择，该选
择基
于指象对象的指针（或引用）的类型
相比而言，虚成员函数是动态确定的（在运行时）。也就是说，成员函数（在运行时）
被动态
地选择，该选择基于对象的类型，而不是指向该对象的指针/引用的类型。这被称作“动
态绑
定”。大多数的编译器使用以下的一些的技术：如果对象有一个或多个虚函数，编译器
将一个
隐藏的指针放入对象，该指针称为“virtual-pointor”或“v-pointer”。这个 v-poi
nter
指向一个全局表，该表称为“虚函数表（virtural-table）”或“v-table”。
编译器为每个含有至少一个虚函数的类创建一个 v-table。例如，如果 cirle 类有虚函
数
draw()、move()和resize()，那么将有且只有一个和 cricle类相关的 v-table，即使有
一大
堆 circle 对象。并且每个 circle对象的 v-poiner将指向 circle的这个 v-table。该
v-table
自己有指向类的各个虚函数的指针。例如，circle 的 v-table 会有三个指针：一个指
向
circle::draw()，一个指向 circle::move()，还有一个指向 circle::resize()。
在分发一个虚函数时，运行时系统跟随对象的 v-pointer找到类的 v-table，然后跟随
v-table
中适当的项找到方法的代码。
以上技术的空间开销是存在的：每个对象一个额外的指针（仅仅对于需要动态绑定的对
象），加
上每个方法一个额外的指针（仅仅对于虚方法）。时间开销也是有的：和普通函数调用
比较，虚
函数调用需要两个额外的步骤（得到v-pointer的值，得到方法的地址）。由于编译器在
编译时
就通过指针类型解决了非虚函数的调用，所以这些开销不会发生在非虚函数上。
注意：由于没有涉及诸如多继承，虚继承，rtti等内容，也没有涉及诸如页错，通过指
向函数的指
针调用函数等空间/时间论的内容，所以以上讨论是相当简单的。如果你想知道其他的内
容，请询
问 comp.lang.c++；而不要给我发e-mail
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[20.4] 析构函数何时该时虚拟的？
当你可能通过基类指针删除派生类对象时。
虚函数绑定到对象的类的代码，而不是指针/引用的类。如果基类有虚析构函数，你删除
baseptr
（译注：即基类指针），*baseptr 的对象类型的析构函数被调用，而不是该指针的类型
的析构
函数。这通常是一件好事情。
<--techno-geek 警告；带上头盔。-->
从技术上来说，如果你打算允许其他人通过基类指针调用对象的析构函数（通过delete
这样做
是正常的），并且被析构的对象是有重要的析构函数的派生类的对象，就需要让基类的
析构函
数成为虚拟的。如果一各类有显式的析构函数，或者有成员对象，该成员对象或基类有
重要的
析构函数，那么这个类就有重要的析构函数。（注意这是一个递归的定义（例如，某个
具有重
要析构函数的类，它有一个成员对象（它有基类（该基类有成员对象（它有基类（该基
类有显
式的析构函数））））））
<--techno-geek 警告结束；脱下头盔-->
如果你对以上的规则理解有困难，试试这个简单的：类应该有虚析构函数，除非这个类
没有虚
函数。基本原理：如果根本没有虚函数，你可能将通过基类指针填充派生对象，并且并
且被填
充的一些你可以做，可能包含了析构函数（通过delete的做法是正常的）。一旦你在类
中加上
了一个虚函数，你就已经需要为没一个对象支付空间代价（每个对象一个指针；注意那
是理论
上的编译器细节；实际上没一个都同样做的非常出色），所以使析构函数成为虚拟的通
常不会
额外付出什么。
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[20.5] 什么是“虚构造函数”?
一种允许你做一些 c++ 不直接支持的事情的语法。
你可能通过虚成员函数 clone()（为拷贝构造函数）或虚成员函数create()（为默认构
造函
数），得到虚构造函数产生的效果。
class shape {
public:
virtual ~shape() { } // 虚析构函数
virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
virtual void move() = 0;
// ...
virtual shape* clone() const = 0; // 使用拷贝构造函数
virtual shape* create() const = 0; // 使用默认构造函数
};
class circle : public shape {
public:
circle* clone() const { return new circle(*this); }
circle* create() const { return new circle(); }
// ...
};
在 clone() 成员函数中，代码 new circle(*this)调用 circle的拷贝构造函数来复制
this
的状态到新创建的circle对象。在 create()成员函数中，代码 new circle() 调用cir
cle的
默认构造函数。
用户将它们看作“虚构造函数”来使用它们：
void usercode(shape& s)
{
shape* s2 = s.clone();
shape* s3 = s.create();
// ...
delete s2; // 在此处，你可能需要虚析构函数
delete s3;
}
这个函数将正确工作，而不管 shape 是一个 circle，square，或是其他种类的 shape
，甚
至它们还并不存在。
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既然热爱生命
那么，
一切都在意料之中。
※ 来源:·荔园晨风BBS站 bbs.szu.edu.cn·[FROM: 192.168.28.16]
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