一、多态是如何体现的?
主要是通过虚函数和运行时类型识别机制。
1、虚函数表:每个包含至少一个虚函数的类都有一个虚函数表。这个表包含了该类及其所有基类的虚函数的地址。当创建派生类对象时,该对象的内存布局会包含一个指向其虚函数表的指针(vfptr)。注:基类有自己的vfptr,派生类连基类的vfptr一起继承。
2、动态绑定:当通过基类指针或引用调用虚函数时,编译器会在运行时通过vptr查找虚函数表,并确定要调用的实际函数(这取决于指针或引用所指向的对象的实际类型)。
3、多态性:由于动态绑定,基类指针或引用可以指向基类或派生类的对象,并调用相应的虚函数。
二、虚函数的底层实现
虚函数的底层是通过虚函数表实现的。当类中定义了虚函数之后,就会在对象的存储开始位置,多一个虚函数指针,该虚函数指针指向一张虚函数表,虚函数表中存储的是虚函数入口地址。
三、虚函数的限制
1、构造函数不能设为虚函数
构造函数的作用是创建对象,完成数据的初始化,而虚函数机制被激活的条件之一就是要先创建对象,有了对象才能表现出动态多态。如果将构造函数设为虚函数,此时构造还未执行完,对象还没创建出来,存在矛盾。
2、静态成员函数不能设为虚函数
虚函数的实际调用:this->vfptr->vtable->virtual function,但是静态成员函数没有this指针,所以无法访问到vfptr。
3、inline函数不能设为虚函数
因为inline函数在编译期间完成替换,而在编译期间无法展现动态多态机制,所以效果是冲突的,如果同时存在,inline失效。
4、普通函数不能设为虚函数
虚函数要解决的是对象多态的问题,与普通函数无关。