動(dòng)態(tài)聯(lián)編

動(dòng)態(tài)聯(lián)編

面向對象程序設計的基本觀(guān)點(diǎn)是用程式來(lái)仿真大千世界，這使得它的各種根本特性非常人性化，如封裝、繼承、多態(tài)等等，而虛擬函數就是c++中實(shí)現多態(tài)性的主將。為了實(shí)現多態(tài)性，c++編譯器也革命性地提供了動(dòng)態(tài)聯(lián)編（或叫晚捆綁）這一特征。 

　　虛擬函數亦是mfc編程的關(guān)鍵所在,mfc編程主要有兩種方法：一是響應各種消息，進(jìn)行對應的消息處理。二就是重載并改寫(xiě)虛擬函數，來(lái)實(shí)現自己的某些要求或改變系統的某些默認處理。 

　　虛函數的地位是如此的重要，對它進(jìn)行窮根究底，力求能知其然并知其所以然 對我們編程能力的提高大有好處。下面且聽(tīng)我道來(lái)。 

　　多態(tài)性和動(dòng)態(tài)聯(lián)編的實(shí)現過(guò)程分析 

　　一、基礎略提（限于篇幅，請參閱相應的c++書(shū)籍）： 

　　1、多態(tài)性：使用基礎類(lèi)的指針動(dòng)態(tài)調用其派生類(lèi)中函數的特性。 

　　2、動(dòng)態(tài)聯(lián)編：在運行階段，才將函數的調用與對應的函數體進(jìn)行連接的方式，又叫運行時(shí)聯(lián)編或晚捆綁。 

　　二、過(guò)程描述： 

　　1、編譯器發(fā)現一個(gè)類(lèi)中有虛函數，編譯器會(huì )立即為此類(lèi)生成虛擬函數表 vtable（后面有對vtable的分析）。虛擬函數表的各表項為指向對應虛擬函數的指針。 

　　2、編譯器在此類(lèi)中隱含插入一個(gè)指針vptr（對vc編譯器來(lái)說(shuō)，它插在類(lèi)的第一個(gè)位置上）。 

　　有一個(gè)辦法可以讓你感知這個(gè)隱含指針的存在，雖然你不能在類(lèi)中直接看到它，但你可以比較一下含有虛擬函數時(shí)的類(lèi)的尺寸和沒(méi)有虛擬函數時(shí)的類(lèi)的尺寸，你能夠發(fā)現，這個(gè)指針確實(shí)存在。 

　　class cnovirtualfun 
　　　{ 
　　　　private: 
　　　　long lmember; 
　　　　public: 
　　　　long getmembervalue（); 
　　　} class chavevirtualfun 
　　　{ 
　　　　private: 
　　　　　long lmember; 
　　　　public: 
　　　　　virtual long getmembervalue（); 
　　　　} 

　　　cnovirtualfun obj; 
　　　sizeof(obj) -> == 4; 
　　　chavevirtualfun obj; 
　　　sizeof(obj) -> == 8; 

　　3、在調用此類(lèi)的構造函數時(shí)，在類(lèi)的構造函數中，編譯器會(huì )隱含執行vptr與vtable的關(guān)聯(lián)代碼，將vptr指向對應的vtable。這就將類(lèi)與此類(lèi)的vtable聯(lián)系了起來(lái)。 

　　4、在調用類(lèi)的構造函數時(shí)，指向基礎類(lèi)的指針此時(shí)已經(jīng)變成指向具體的類(lèi)的this指針，這樣依靠此this指針即可得到正確的vtable，從而實(shí)現了多態(tài)性。在此時(shí)才能真正與函數體進(jìn)行連接，這就是動(dòng)態(tài)聯(lián)編。 
　　三、vtable 分析： 

　　分析1：虛擬函數表包含此類(lèi)及其父類(lèi)的所有虛擬函數的地址。如果它沒(méi)有重載父類(lèi)的虛擬函數，vtable中對應表項指向其父類(lèi)的此函數。反之，指向重載后的此函數。 

　　分析2：虛擬函數被繼承后仍舊是虛擬函數，虛擬函數非常嚴格地按出現的順序在 vtable 中排序，所以確定的虛擬函數對應 vtable 中一個(gè)固定的位置n，n是一個(gè)在編譯時(shí)就確定的常量。所以，使用vptr加上對應的n，就可得到對應函數的入口地址。 

　　四、編譯器調用虛擬函數的匯編碼（參考think in c++）： 

　　push funparam ；先將函數參數壓棧 

　　push si ；將this指針壓棧,以確保在當前類(lèi)上操作 

　　mov bx,word ptr[si] ；因為vc++編譯器將vptr放在類(lèi)的第一個(gè)位置上，所以bx內為vptr 

　　call word ptr[bx+n] ；調用虛擬函數。n = 所調用的虛擬函數在對應 vtable 中的位置 


　　純虛函數： 

　　一、引入原因： 

　　1、為了方便使用多態(tài)特性，我們常常需要在基類(lèi)中定義虛擬函數。 

　　2、在很多情況下，基類(lèi)本身生成對象是不合情理的。例如，動(dòng)物作為一個(gè)基類(lèi)可以派生出老虎、孔雀等子類(lèi)，但動(dòng)物本身生成對象明顯不合常理。 

　　為了解決上述問(wèn)題，引入了純虛函數的概念，將函數定義為純虛函數（方法：virtual returntype function()= 0;），則編譯器要求在派生類(lèi)中必須予以重載以實(shí)現多態(tài)性。同時(shí)含有純虛擬函數的類(lèi)稱(chēng)為抽象類(lèi)，它不能生成對象。這樣就很好地解決了上述兩個(gè)問(wèn)題。 

　　二、純虛函數實(shí)質(zhì)： 

　　1、類(lèi)中含有純虛函數則它的vtable表不完全，有一個(gè)空位，所以，不能生成對象（編譯器絕對不允許有調用一個(gè)不存在函數的可能）。在它的派生類(lèi)中，除非重載這個(gè)函數，否則，此派生類(lèi)的vtable表亦不完整，亦不能生成對象，即它也成為一個(gè)純虛基類(lèi)。 


　　虛函數與構造、析構函數： 

　　1、構造函數本身不能是虛擬函數；并且虛機制在構造函數中不起作用（在構造函數中的虛擬函數只會(huì )調用它的本地版本）。 

　　想一想，在基類(lèi)構造函數中使用虛機制，則可能會(huì )調用到子類(lèi)，此時(shí)子類(lèi)尚未生成，有何后果??？。 

　　2、析構函數本身常常要求是虛擬函數；但虛機制在析構函數中不起作用。 

　　若類(lèi)中使用了虛擬函數，析構函數一定要是虛擬函數，比如使用虛擬機制調用delete,沒(méi)有虛擬的析構函數，怎能保證delete的是你希望delete的對象。 

　　虛機制也不能在析構函數中生效，因為可能會(huì )引起調用已經(jīng)被delete掉的類(lèi)的虛擬函數的問(wèn)題。 

　　對象切片： 

　　向上映射(子類(lèi)被映射到父類(lèi))的時(shí)候，會(huì )發(fā)生子類(lèi)的vtable 完全變成父類(lèi)的vtable的情況。這就是對象切片。 

　　原因：向上映射的時(shí)候，接口會(huì )變窄，而編譯器絕對不允許有調用一個(gè)不存在函數的可能，所以，子類(lèi)中新派生的虛擬函數的入口在vtable中會(huì )被強行“切”掉，從而出現上述情況。 

　　虛擬函數使用的缺點(diǎn) 

　　優(yōu)點(diǎn)講了一大堆，現在談一下缺點(diǎn)，虛函數最主要的缺點(diǎn)是執行效率較低，看一看虛擬函數引發(fā)的多態(tài)性的實(shí)現過(guò)程，你就能體會(huì )到其中的原因。