C++多态实现（转载）
时间：2011-03-30 来源：长风破浪
主要是清华一本教程的抄录和转载
这一部分，我们简要地介绍一下在C++中多态是怎样实现的。
早期联编或静态联编，因为指针要调用那一个函数是在编译时就确定的。
多态也称为动态联编或迟后联编，因为到底调用哪一个函数，在编译时不能确定，而要推迟到运行时确定。也就是说，要等到程序运行时，确定了指针所指向的对象的类型时，才能够确定
多态的基本思想是：在编译时，C++编译器不知道调用哪一个函数，而要到运行时确定。这意味着应把函数的入口地址保存在某一个地方，以便于在调用前查询，而存储函数入口地址的地方也应能被相关的对象访问。例如，一个Vehicle * unicycle指针指向car对象，然后，unicycle->message()调用car的成员函数，这个函数的入口地址由unicycle指向的对象决定。
在C++中，一般实现方法如下：包含虚函数的对象，增加了一个隐含的数据成员，且是它的第一个数据成员，该数据成员指向一个指针数组，而指针数组存储对象的虚函数地址，需要说明的是这个实现与具体的编译器有关。
某一个类的虚函数地址表被该类的所有对象共享，甚至有可能两个类共享同一个虚函数地址表。内存开销包括：
◇ 每一个对象增加了一个额外的数据成员。
◇ 每一个类有一个指针表，用于存储该类各虚函数的地址。
所以，unicycle->message()的调用过程是：首先检查unicycle指向的对象的隐含的数据成员，在我们前面所举的例子中，该数据成员指向的指针表只有一个元素，即message函数的入口地址，被调用的函数根据指针表确定。
有虚函数的的对象的内部组织，我们可以用11-4的示意图来说明：
正象我们在图11-4中看到的，有虚函数的所有对象均有一个隐含的指针数据成员，且指向存放虚函数入口地址的指针表。类Vehicle对象与truck对象共用一个表，而car和boat有自己的message函数，所以，它们需要自己的虚函数指针表。
virtual将一个成员函数说明为虚函数，对于编译器来讲，它的作用是告诉编译器，这个类含有虚函数，对于这个函数不使用静态联编，而是使用动态联编机制。编译器就会按照动态联编的方案进行一系列的工作。
对于每个包含虚函数的类，编译器都为其创建一个表（称之为VTABLE表）。在VTABLE表中放置的是每个类自己的虚函数地址，在每个包含虚函数的类中放置了一个指针（VPTR），指向VTABLE表。通过基类指针调用虚函数时，编译器会在函数调用的地方插入一段特定的代码。这段代码的作用就是得到VPTR，找到VTABLE，并在VTABLE表中找到相应的虚函数地址，然后进行调用。
cout<<"有一个虚函数的类大小是"<<sizeof(B)<<endl;
cout<<"有两个虚函数的类大小是"<<sizeof(C)<<endl;
A a;
B b;
C c;
int* tmp;
tmp=(int*)&b;
//打印对象b中两个整型单元中的值
cout<<(*tmp)<<endl;
cout<<(*(tmp+1))<<endl;
//改变b中成员a的值
b.a=1;
//再次打印对象b两个整型单元中的值
cout<<(*tmp)<<endl;
cout<<(*(tmp+1))<<endl;
}
程序运行结果为：
没有虚函数的类大小是4
有一个虚函数的类大小是8
有两个虚函数的类大小是8
4358196
0
4358196
1
main函数分为两部分，从第一部分可以很清楚的看到没有虚函数的类的长度是4，就是所有成员变量的长度，带一个或多个虚函数的类的长度是8，是所有成员变量加上一个VPTR的长度，因为这只是指向VTABLE表的指针，所以带几个虚函数对这个指针是不起作用的，它们只影响VTABLE表的长度。
从第二部分可以看到，B类对象b的大小是8个字节，即两个整型的大小，从我们改变它的成员变量a的值前后两个整型单元的数值，我们可以看到，第一个整型单元的值没有改变，第二个整型单元的值从0变成1，这正是成员变量a的位置。第一个整型单元是什么呢？这就是VPTR所在的位置。第二部分告诉我们VPTR的位置是在这个类的开始，并且永远处在类的开始位置。将来定义了这个类的对象以后，该对象指针的位置就是这个VPTR的位置。
这里可能有个疑问，如果一个类里面没有成员变量，那怎么办？它的对象的长度岂不是要变成0，一个0长度的数据的地址是什么？即使分配给它一个地址，当给下一个对象分配空间时，岂不是要与这个对象的地址相同。为了避免这个问题，编译器强制这个类的对象的长度非0，如果这个类没有任何成员变量，也没有虚函数，即理论上它的对象的长度是0，但是，编译器会向这个对象中插入一个"哑"成员。当类中仅有虚函数时，该对象中仅有一个VPTR。如果将上面程序的所有成员变量全注释掉，再重新编译运行程序，我们就会看到这种情况。
程序运行结果是：
没有虚函数的类大小是1
有一个虚函数的类大小是4
有两个虚函数的类大小是4
我们已经清楚VPTR，下面我们来讨论VTABLE的构造。
每个包含虚函数的类都有自己的VTABLE表，VTABLE表中存放各自类的虚函数地址，对于没有重定义的虚函数使用基类函数的地址。不管怎样，在每个类中总要有全体虚函数的地址，并且虚函数地址在各自表中的顺序必须一致，因为在函数查找时，只是根据VPTR加上一个偏移量来确定某个虚函数，如果VTABLE表的虚函数不全，或者顺序不对，就不可能查到正确的函数地址。
但是如果派生类中有自己的虚函数，那么VTABLE将是什么结构呢？我们举个例子来说明：
B():a(0){}
virtual void func1(){}
virtual void func2(){}
virtual void func3(){}
};
这三个类的VTABLE表是下面的情况：
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mov edx, DWORD PTR _pb$[ebp]
在C++中，构造函数不能定义为虚函数，而析构函数可以定义为虚函数。
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