當(dāng)我們進(jìn)一步研究類(lèi)與對(duì)象的時(shí)候，難免的就要考慮到類(lèi)本身的一些特點(diǎn)以及類(lèi)與其它類(lèi)之間的關(guān)系。在本專(zhuān)題開(kāi)始之前，我們已經(jīng)接觸到像一個(gè)類(lèi)對(duì)象作為另一個(gè)類(lèi)成員的嵌套關(guān)系了。本專(zhuān)題，我們就專(zhuān)心的研究一下類(lèi)與類(lèi)之間的繼承關(guān)系和其類(lèi)本身的特點(diǎn)。
我們知道，類(lèi)與對(duì)象的概念是來(lái)自于對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的模擬，就像孩子用于其父母的一些特征，不論是木桌還是石桌都有桌子的特點(diǎn)。同樣，類(lèi)與類(lèi)之間自然的也應(yīng)該擁有這些特點(diǎn)的。而擁有這些特點(diǎn)就使得我們代碼更加結(jié)構(gòu)化，條理化，最大的好處則是：簡(jiǎn)化我們的代碼，提高代碼的重用性。
好，不多廢話(huà)，先讓我們看看，這個(gè)專(zhuān)題大概要講些什么：
1、 體驗(yàn)類(lèi)的靜態(tài)多態(tài)性之重載
2、 構(gòu)建類(lèi)與類(lèi)之間的父子關(guān)系及其訪(fǎng)問(wèn)限制
3、 體驗(yàn)類(lèi)的動(dòng)態(tài)多態(tài)性之虛函數(shù)
4、 淺析類(lèi)的多繼承
5、 學(xué)習(xí)小結(jié)
從這個(gè)目錄可以看出這個(gè)專(zhuān)題內(nèi)容非常的關(guān)鍵而且非常的龐雜。本來(lái)我是想將它們分成兩個(gè)專(zhuān)題，分別講述的?？墒氰b于它們之間好多的知識(shí)點(diǎn)相互參雜，沒(méi)有辦法很好的分離，為了不給各位讀者遺留困惑，我決定將他們合到一起，希望各位能慢慢體會(huì)其中的奧秘，從根本上掌握它們。
好廢話(huà)不多說(shuō)，我們進(jìn)入正題。
一、 體驗(yàn)類(lèi)的靜態(tài)多態(tài)性之重載
重載，當(dāng)時(shí)我理解了半天沒(méi)弄明白是什么意思，現(xiàn)在才知道，就是用模樣相同的東西實(shí)現(xiàn)不同的功能，下面我們分別看一下它們的用法。
1、 函數(shù)重載與缺省參數(shù)
A、函數(shù)重載的實(shí)現(xiàn)原理
假設(shè)，我們現(xiàn)在想要寫(xiě)一個(gè)函數(shù)（如Exp01），它即可以計(jì)算整型數(shù)據(jù)又可以計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)，那樣我們就得寫(xiě)兩個(gè)求和函數(shù)，對(duì)于更復(fù)雜的情況，我們可能需要寫(xiě)更多的函數(shù)，但是這個(gè)函數(shù)名該怎么起呢？它們本身實(shí)現(xiàn)的功能都差不多，只是針對(duì)不同的參數(shù)：
int sum_int(int nNum1, int nNum2)
{
return nNum1 + nNum2;
}
double sum_float(float nNum1, float nNum2)
{
return nNum1 + nNum2;
}
C++中為了簡(jiǎn)化，就引入了函數(shù)重載的概念，大致要求如下：
1、 重載的函數(shù)必須有相同的函數(shù)名
2、 重載的函數(shù)不可以擁有相同的參數(shù)
這樣，我們的函數(shù)就可以寫(xiě)成：
int sum (int nNum1, int nNum2)
{
return nNum1 + nNum2;
}
double sum (float nNum1, float nNum2)
{
return nNum1 + nNum2;
}
到現(xiàn)在，我們可以考慮一下，它們既然擁有相同的函數(shù)名，那他們?cè)趺磪^(qū)分各個(gè)函數(shù)的呢？相信聰明的你一定根據(jù)上面的要求推測(cè)出來(lái)了，是的，名稱(chēng)粉碎。很簡(jiǎn)單，我們來(lái)驗(yàn)證一下我的說(shuō)法，繼續(xù)打開(kāi)Exp01工程，點(diǎn)擊菜單欄的”project”à”settings”:
勾選“Generate mapfile”選項(xiàng)，然后重新編譯程序，到Debug目錄下找到Exp01.map文件，用記事本打開(kāi)它：
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Address
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Publics by Value
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Rva+Base
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Lib:Obj
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|
0001:00000050
|
?sum_int@@YAHHH@Z
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00401050
|
f
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Exp01.obj
|
|
0001:00000080
|
?sum_float@@YAMMM@Z
|
00401080
|
f
|
Exp01.obj
|
|
0001:000000b0
|
?TestCFun@@YAXXZ
|
004010b0
|
f
|
Exp01.obj
|
|
0001:00000130
|
?sum@@YAHHH@Z
|
00401130
|
f
|
Exp01.obj
|
|
0001:00000160
|
?sum@@YAMMM@Z
|
00401160
|
f
|
Exp01.obj
|
|
0001:00000190
|
?TestCplusFun@@YAXXZ
|
00401190
|
f
|
Exp01.obj
|
|
0001:00000210
|
_main
|
00401210
|
f
|
Exp01.obj
|
哈哈，將參數(shù)信息與函數(shù)名粉碎了并整合成了一個(gè)新的函數(shù)名，今后，我們?cè)诰帉?xiě)C++程序的時(shí)候，調(diào)試、排錯(cuò)都難免與這些粉碎后的函數(shù)名打交道，好多的朋友為了解決這個(gè)問(wèn)題想出了各種方法，記得在看雪壇子上有一篇名叫《史上最牛資料助你解惑c++調(diào)試》的文章，大致上把粉碎后的函數(shù)名各部分的含義都解釋出來(lái)了，其實(shí)沒(méi)有這個(gè)必要的，我們用的VC開(kāi)發(fā)環(huán)境中已經(jīng)提供了一個(gè)工具（UNDNAME.EXE），它可以解析這些粉碎后的函數(shù)，當(dāng)然如果我們逆向分析它，很容易就可以知道，其實(shí)就是調(diào)用一個(gè)API函數(shù):
UnDecorateSymbolName(m_szFuncName, m_szResultInfo.GetBuffer(0), MAX_PATH,\
UNDNAME_32_BIT_DECODE|UNDNAME_NO_RETURN_UDT_MODEL|\
UNDNAME_NO_MEMBER_TYPE|UNDNAME_NO_THROW_SIGNATURES|\
UNDNAME_NO_THISTYPE|UNDNAME_NO_CV_THISTYPE);
OK，我們隨便輸入粉碎的一個(gè)函數(shù)名看看效果：
B、缺省參數(shù)
如果用Win32API寫(xiě)過(guò)程序的朋友一定知道，好多的函數(shù)存在許多參數(shù)，而且大部分都是NULL，倘若我們有個(gè)函數(shù)大部分的時(shí)候，某個(gè)參數(shù)都是固定值，僅有的時(shí)候需要改變一下，而我們每次調(diào)用它時(shí)都要很費(fèi)勁的輸入?yún)?shù)豈不是很痛苦？C++提供了一個(gè)給參數(shù)加默認(rèn)參數(shù)的功能，例如：
double sum (float nNum1, float nNum2 = 10);
我們調(diào)用時(shí)，默認(rèn)情況下，我們只需要給它第一個(gè)參數(shù)傳遞參數(shù)即可，但是使用這個(gè)功能時(shí)需要注意一些事項(xiàng)，以免出現(xiàn)莫名其妙的錯(cuò)誤，下面我簡(jiǎn)單的列舉一下大家了解就好。
A、 默認(rèn)參數(shù)只要寫(xiě)在函數(shù)聲明中即可。
B、 默認(rèn)參數(shù)應(yīng)盡量靠近函數(shù)參數(shù)列表的最右邊，以防止二義性。比如
double sum (float nNum2 = 10，float nNum1);
這樣的函數(shù)聲明，我們調(diào)用時(shí)：sum（15）;程序就有可能無(wú)法匹配正確的函數(shù)而出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。
2、 淺析運(yùn)算符重載
運(yùn)算符重載也是C++多態(tài)性的基本體現(xiàn)，在我們?nèi)粘５木幋a過(guò)程中，我們經(jīng)常進(jìn)行+、—、*、/等操作。在C++中，要想讓我們定義的類(lèi)對(duì)象也支持這些操作，以簡(jiǎn)化我們的代碼。這就用到了運(yùn)算符重載。
比如，我們要讓一個(gè)日期對(duì)象減去另一個(gè)日期對(duì)象以便得到他們之間的時(shí)間差。再如：我們要讓一個(gè)字符串通過(guò)“+”來(lái)連接另一個(gè)字符串……
要想實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符重載，我們一般用到operator關(guān)鍵字，具體用法如下：
返回值 operator 運(yùn)算符(參數(shù)列表)
{
// code
}
例如:
CMyString Operator +(CMyString & csStr)
{
int nTmpLen = strlen(msString.GetData());
if (m_nSpace <= m_nLen+nTmpLen)
{
char *tmpp = new char[m_nLen+nTmpLen+sizeof(char)*2];
strcpy(tmpp, m_szBuffer);
strcat(tmpp, msString.GetData());
delete[] m_szBuffer;
m_szBuffer = tmpp;
}
}
當(dāng)然，運(yùn)算符重載也存在一些限制，在我們編碼的過(guò)程中需要注意一下：
A、 不能使用不存在的運(yùn)算符（如：@、**等等）
B、 “::、. 、.*”運(yùn)算符不可以被重載。
C、 不能改變運(yùn)算符原有的優(yōu)先級(jí)和結(jié)核性。
D、不能改變操作數(shù)的數(shù)量。
E、 只能針對(duì)自定義的類(lèi)型做重載。
F、 保留運(yùn)算符原本的含義
二、 構(gòu)建類(lèi)與類(lèi)之間的父子關(guān)系及其訪(fǎng)問(wèn)限制
1、 繼承代碼的定義方法及其內(nèi)存布局
看代碼：
// 基類(lèi)
class BaseCls
{
private:
int m_na;
int m_nb;
public:
int GetAValue() const
{
return m_na;
}
int GetBValue() const
{
return m_nb;
}
void SetAValue(int nA);
void SetBValue(int nB);
BaseCls();
~BaseCls();
};
相信大家看明白上面的代碼應(yīng)該是非常容易的。OK,我們繼續(xù)：
class SubCls : public BaseCls // 以共有的方式繼承BaseCls
{
private:
int m_nc;
public:
int GetCValue() const
{
return m_nc;
}
void SetCValue(int nC);
SubCls();
~SubCls();
};
OK，倘若我們要給SubCls增加一個(gè)成員函數(shù)，來(lái)計(jì)算m_nA+m_nB+m_nC的和：
int SubCls::GetSum()
{
//return m_na+m_nb+m_nc; // 沒(méi)有權(quán)限訪(fǎng)問(wèn)m_na、m_nb
return GetAValue()+ GetBValue() + m_nc;
}
現(xiàn)在我們來(lái)看下它的內(nèi)存結(jié)構(gòu)：
由此可見(jiàn)，對(duì)于簡(jiǎn)單的繼承關(guān)系，其子類(lèi)內(nèi)存布局，是先有基類(lèi)數(shù)據(jù)成員，然后再是子類(lèi)的數(shù)據(jù)成員，當(dāng)然后面講的復(fù)雜情況，本規(guī)律不一定成立。
2、 關(guān)于繼承權(quán)限的說(shuō)明及其改變
什么時(shí)候SubCls類(lèi)才能直接使用父類(lèi)中的變量呢，前人已經(jīng)為我們總結(jié)了一個(gè)張表:
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基類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)屬性
繼承權(quán)限
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public
|
protected
|
private
|
|
public
|
public
|
protected
|
不可訪(fǎng)問(wèn)
|
|
protected
|
protected
|
protected
|
不可訪(fǎng)問(wèn)
|
|
private
|
private
|
private
|
不可訪(fǎng)問(wèn)
|
對(duì)于基類(lèi)的私有成員，它的子類(lèi)都無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)，只有通過(guò)相應(yīng)的Get/Set方法來(lái)操作它們(get/set方法必須是public/protected權(quán)限)。換句話(huà)說(shuō)：基類(lèi)的private成員雖然不能直接被訪(fǎng)問(wèn)，但是他們?cè)谧宇?lèi)對(duì)象的內(nèi)存中仍然存在，可以通過(guò)指針來(lái)讀取它們。
當(dāng)一個(gè)類(lèi)中的成員變量為publi權(quán)限，但它子類(lèi)繼承它時(shí)采用了priva方式繼承，這樣它就變成了private權(quán)限，我們要讓它繼續(xù)變?yōu)?/span>public權(quán)限，可以對(duì)它重新調(diào)整。比如：
class BaseCls
{
public:
int m_nPub;
};
class SubCls : private BaseCls
{
public:
using BaseCls::b3; // 調(diào)整變量權(quán)限為publi
}
注意，調(diào)整成員訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的前提是：基類(lèi)成員在子類(lèi)中是可見(jiàn)的，沒(méi)有被隔離。
三、 體驗(yàn)類(lèi)的動(dòng)態(tài)多態(tài)性之虛函數(shù)
之前我們講述的多態(tài)性，像函數(shù)重載，運(yùn)算符重載，拷貝構(gòu)造等都是在編譯器完成的多態(tài)性，我們稱(chēng)之為靜態(tài)多太性，現(xiàn)在我們討論下運(yùn)行期間才體現(xiàn)出來(lái)的多態(tài)性——?jiǎng)討B(tài)多態(tài)性。我將分成幾個(gè)不同的小結(jié)，逐步深入的描述我對(duì)虛函數(shù)的理解。
1、 什么是虛函數(shù)，用在什么場(chǎng)合
之所以稱(chēng)為虛函數(shù)，是因?yàn)榇祟?lèi)函數(shù)在被調(diào)用之前誰(shuí)都不確定它會(huì)被誰(shuí)調(diào)用。換句話(huà)說(shuō)就是：調(diào)用虛函數(shù)的方式不同于以往的立即數(shù)直接尋址，而是采用了寄存器間接尋址的方式，因此它調(diào)用的地址并不固定。所以，虛函數(shù)可以通過(guò)相同的函數(shù)實(shí)現(xiàn)不同的功能。這便是虛函數(shù)的特點(diǎn)。
我可以舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明虛函數(shù)的用途：
假如，我們有一個(gè)家具類(lèi)，他有一個(gè)成員函數(shù)來(lái)獲取家具的價(jià)格，如果家具類(lèi)派生出了桌子、椅子、床、沙發(fā)……各種對(duì)象不計(jì)其數(shù)。這時(shí)，如果我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)來(lái)輸出用戶(hù)指定“家具”的價(jià)格，我想最常規(guī)的做法應(yīng)該是用一個(gè)很深的if……else if ……else結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，如果你看過(guò)我寫(xiě)的switch的學(xué)習(xí)筆記的話(huà)，你或許會(huì)用一個(gè)很大的switch結(jié)構(gòu)來(lái)判斷用戶(hù)選擇了那個(gè)家具，然后創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)象，調(diào)用其獲取價(jià)格的方法，打印輸出……
當(dāng)然，如果有虛函數(shù)，我們就不需要這樣費(fèi)事的寫(xiě)程序了，我們大可以創(chuàng)建一個(gè)家具類(lèi)的對(duì)象指針，然后讓它直接指向用戶(hù)選擇的家具對(duì)象，當(dāng)用戶(hù)選擇“家具”時(shí)，我們不需要確定用戶(hù)選擇的是哪個(gè)“家具”，只需要簡(jiǎn)單的調(diào)用基類(lèi)的虛函數(shù)即可。程序在運(yùn)行時(shí)，會(huì)自動(dòng)的根據(jù)用戶(hù)的不同選擇調(diào)用不同子類(lèi)的虛函數(shù)……
2、 怎樣使用虛函數(shù)
說(shuō)了一堆的廢話(huà)，或許你真的知道虛函數(shù)是怎么回事了，或許你一定很好奇虛函數(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)的，也或許，你可能更加疑惑：到底什么是虛函數(shù)了。
都沒(méi)關(guān)系，我們先帶著這些問(wèn)題，一步步的來(lái)，先看看如何定義和使用一個(gè)虛函數(shù)以簡(jiǎn)化我們的程序。
要使用虛函數(shù)，異常的簡(jiǎn)單，你只要在要制定為虛函數(shù)的聲明前加上Virtual關(guān)鍵字，當(dāng)然，在使用的過(guò)程中需要遵循如下規(guī)則：
a) 虛函數(shù)必須在繼承的情況下使用。
b) 若基類(lèi)中有一個(gè)虛函數(shù)，那它所派生的所有子類(lèi)中所有函數(shù)名、參數(shù)、返回值都相同的成員方法都是虛函數(shù)，不論它們的聲明前是否有Virtual關(guān)鍵字。
c) 只有類(lèi)的成員方法才能聲明為虛函數(shù)，但是：靜態(tài)、內(nèi)聯(lián)、構(gòu)造除外。
d) 析構(gòu)函數(shù)建議聲明為虛函數(shù)。
e) 調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，必須要通過(guò)基類(lèi)對(duì)象的指針或者引用來(lái)完成調(diào)用，否則無(wú)法發(fā)揮虛函數(shù)的特性。
如：下來(lái)程序（見(jiàn)Exp03的代碼）
class CBaseCls
{
public:
int m_nBaseData;
virtual void fun(int x)
{
printf("%d in BaseCls...\r\n", x);
}
};
class CSubCls : public CBaseCls
{
public:
int m_nSubData;
// 由于它的參數(shù)返回值還有函數(shù)名等都與父類(lèi)的虛函數(shù)相同，所以它也是虛函數(shù)。
void fun(int x)
{
printf("%d in subclass...\r\n", x);
}
};
相信上面的代碼，你應(yīng)該能看明白吧，我們按照上面列出的規(guī)范，使用一下這兩個(gè)類(lèi)：
int main(int argc, char* argv[])
{
//CSubCls *pSub = (CSubCls*)new CBaseCls;
//pSub->fun(5);
CBaseCls objBase;
CSubCls objSub;
CBaseCls *pBase = new CSubCls;
pBase->fun(5);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：
3、 虛函數(shù)的運(yùn)行機(jī)制
OK，我們調(diào)試一下這段代碼，看看虛函數(shù)的這鐘特性到底是怎么實(shí)現(xiàn)的：
32: CBaseCls objBase;
0040EDDD lea ecx,[ebp-14h] ; CBaseCls的this指針
0040EDE0 call @ILT+15(CBaseCls::CBaseCls) (00401014)
33: CSubCls objSub;
0040EDE5 lea ecx,[ebp-20h]
0040EDE8 call @ILT+0(CSubCls::CSubCls) (00401005)
34:
35: CBaseCls *pBase = new CSubCls;
0040EDED push 0Ch
0040EDEF call operator new (00401350) ; new一個(gè)空間
0040EDF4 add esp,4
0040EDF7 mov dword ptr [ebp-2Ch],eax
0040EDFA mov dword ptr [ebp-4],0
0040EE01 cmp dword ptr [ebp-2Ch],0
0040EE05 je main+64h (0040ee14)
0040EE07 mov ecx,dword ptr [ebp-2Ch] ; 子類(lèi)的this
0040EE0A call @ILT+0(CSubCls::CSubCls) (00401005) ; 調(diào)用子類(lèi)構(gòu)造創(chuàng)建子類(lèi)的臨時(shí)對(duì)象
0040EE0F mov dword ptr [ebp-70h],eax ; 保存子類(lèi)的this指針
0040EE12 jmp main+6Bh (0040ee1b)
0040EE14 mov dword ptr [ebp-70h],0
0040EE1B mov eax,dword ptr [ebp-70h] ; 子類(lèi)的this
0040EE1E mov dword ptr [ebp-28h],eax ; 子類(lèi)的this
0040EE21 mov dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh
0040EE28 mov ecx,dword ptr [ebp-28h] ; 子類(lèi)的this
0040EE2B mov dword ptr [ebp-24h],ecx ; 可見(jiàn)，[ebp-24h]中是子類(lèi)的this
36: pBase->fun(5);
0040EE2E mov esi,esp
0040EE30 push 5
0040EE32 mov eax,dword ptr [ebp-24h]
0040EE35 mov edx,dword ptr [eax] ; this指針去內(nèi)容（也就是虛函數(shù)指針表簡(jiǎn)稱(chēng)虛表）
0040EE37 mov ecx,dword ptr [ebp-24h] ; 傳遞this指針
0040EE3A call dword ptr [edx] ; 調(diào)用虛表的第0項(xiàng)函數(shù)
0040EE3C cmp esi,esp
這時(shí)，我們應(yīng)該發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的(比以前的內(nèi)存結(jié)構(gòu)多了個(gè)虛函數(shù)表的指針):
由此可知，this指針指向一個(gè)函數(shù)表的首地址，這個(gè)表的每一項(xiàng)都是一個(gè)函數(shù)地址（函數(shù)指針），換句話(huà)說(shuō)，虛函數(shù)的指針都被存放在this指向的這個(gè)虛函數(shù)表中。
現(xiàn)在，我們?cè)倩仡^看上述的程序，猜測(cè)一下他的編譯過(guò)程。
A、 編譯父類(lèi)時(shí)，先編譯代碼，最后把虛函數(shù)的首地址加入到虛函數(shù)表中。并將虛表的首地址作為本類(lèi)的第一個(gè)數(shù)據(jù)成員
B、 編譯子類(lèi)時(shí)，先編譯子類(lèi)的代碼，再把父類(lèi)的虛函數(shù)表拷貝過(guò)來(lái)，檢查子類(lèi)中重新實(shí)現(xiàn)了那些虛函數(shù)，一次在子類(lèi)的虛表中將重新實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)表項(xiàng)覆蓋掉并增加子類(lèi)中心實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)地址。
那它的執(zhí)行過(guò)程已經(jīng)是可以明白的說(shuō)明了：
A、 我們先分析下上述代碼的執(zhí)行：
CBaseCls *pBase = new CSubCls; // 讓一個(gè)父類(lèi)指針指向子類(lèi)的實(shí)例
pBase->fun(5); //調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，傳遞的是子類(lèi)的this指針，也就是子類(lèi)的虛表
再根據(jù)我們上面的分析，很自然的，代碼將調(diào)用子類(lèi)的函數(shù)，輸出的結(jié)果也自然的是子類(lèi)虛函數(shù)的結(jié)果。
B、 倘若，我們將調(diào)用的代碼換一下：用子類(lèi)的指針指向父類(lèi)的實(shí)例。
CSubCls *pSub = new CBaseCls; // 編譯出錯(cuò)，需要強(qiáng)轉(zhuǎn)
pSub ->fun(5); //輸出的是父類(lèi)的虛函數(shù)的結(jié)果
編譯器不支持父類(lèi)對(duì)象向子類(lèi)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，我們想一下它們的內(nèi)存結(jié)構(gòu)就可以知道，一般子類(lèi)的數(shù)據(jù)成員比父類(lèi)的多，父類(lèi)想子類(lèi)轉(zhuǎn)換以后，其指針取成員會(huì)存在安全隱患。
C、 由此，我們可以得出結(jié)論：
a) 調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，傳遞不同類(lèi)實(shí)例的this指針，就調(diào)用傳遞this對(duì)象的虛函數(shù)。
b) 虛函數(shù)的調(diào)用方式:
用基類(lèi)的指針或引用指向子類(lèi)的實(shí)例，通過(guò)基類(lèi)的指針調(diào)用子類(lèi)的虛函數(shù)。
說(shuō)明:一定要用指針或引用去調(diào)用虛函數(shù)，否則可能會(huì)失去虛函數(shù)的特性。
4、 模擬實(shí)現(xiàn)虛函數(shù)機(jī)制
到這里，我想你一定對(duì)虛函數(shù)有一定的了解了，為了加深印象，我們不妨手工用C語(yǔ)言類(lèi)模擬一個(gè)虛函數(shù)出來(lái)（代碼見(jiàn)Exp04）:
#include <stdio.h>
// 定義函數(shù)指針
class CPerson;
typedef void (*PFUN_TYPE)();
typedef void (CPerson::*PBASEFUN_TYPE)();
// 基類(lèi)的成員。
class CPerson
{
public:
PBASEFUN_TYPE *m_pFunPoint;//定義函數(shù)指針
CPerson()
{
m_pFunPoint = (PBASEFUN_TYPE*)new PFUN_TYPE[2]; // 保存虛函數(shù)指針表
m_pFunPoint[0] = (PBASEFUN_TYPE)vsayHello; // 填充虛表項(xiàng)
m_pFunPoint[1] = (PBASEFUN_TYPE)vsayGoodbye;
}
~CPerson()
{
// 釋放資源，防止內(nèi)存泄露
delete [] m_pFunPoint;
}
void sayHello()
{
printf("person::Hello\r\n");
}
void sayGoodbye()
{
printf("person::Goodbye\r\n");
}
void vsayHello()
{
sayHello();
}
void vsayGoodbye()
{
sayGoodbye();
}
};
class CStudent:public CPerson
{
public:
CStudent()
{
// 填充虛表項(xiàng)，覆蓋父類(lèi)的成員地址
m_pFunPoint[0] = (PBASEFUN_TYPE)vsayHello;
m_pFunPoint[1] = (PBASEFUN_TYPE)vsayGoodbye;
}
void sayHello()
{
printf("CStudent::Hello\r\n");
}
void sayGoodbye()
{
printf("CStudent::Goodbye\r\n");
}
void vsayHello()
{
sayHello();
}
void vsayGoodbye()
{
sayGoodbye();
}
};
int main()
{
CStudent objStu;
CPerson objPer;
CPerson *pobjPer = &objStu; // 用基類(lèi)指針指向子類(lèi)對(duì)象
objPer.vsayHello(); // 用基類(lèi)對(duì)象直接調(diào)用
objPer.vsayGoodbye();
(pobjPer->*pobjPer->m_pFunPoint[0])(); // 用基類(lèi)指針調(diào)用
(pobjPer->*pobjPer->m_pFunPoint[1])();
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果:
四、 淺析類(lèi)的多繼承
一個(gè)類(lèi)可以從多個(gè)基類(lèi)中派生，也就是說(shuō)：一個(gè)類(lèi)可以同時(shí)擁有多個(gè)類(lèi)的特性，是的，他有多個(gè)基類(lèi)。這樣的繼承結(jié)構(gòu)叫作“多繼承”，最典型的例子就是 沙發(fā)-床了：
1、 基本概念
相信上圖描述的結(jié)構(gòu)大家應(yīng)該都可以看明白的，SleepSofa類(lèi)繼承自Bed和Sofa兩個(gè)類(lèi)，因此，SleepSofa類(lèi)擁有這兩個(gè)類(lèi)的特性，但在實(shí)際編碼中會(huì)存在如下幾個(gè)問(wèn)題。
a) SleepSofa類(lèi)該如何定義？
Class SleepSofa : public Bed, public Sofa
{
….
}
構(gòu)造順序?yàn)椋?/span>Bed à sofa à sleepsofa (也就是書(shū)寫(xiě)的順序)
b) Bed和Sofa類(lèi)中都有Weight屬性頁(yè)都有GetWeight和SetWeight方法，在SleepSofa類(lèi)中使用這些屬性和方法時(shí)，如何確定調(diào)用的是哪個(gè)類(lèi)的成員？
可以使用完全限定名的方式，比如：
Sleepsofa objsofa;
Objsofa.Bed::SetWeight(); // 給方法加上一個(gè)作用域，問(wèn)題就解決了。
2、 虛繼承
上節(jié)對(duì)多繼承作了大概的描述，相信大家對(duì)SleepSofa類(lèi)有了大概的認(rèn)識(shí)，我們回頭仔細(xì)看下Furniture類(lèi)：
倘若，我們定義一個(gè)SleepSofa對(duì)象，讓我們分析一下它的構(gòu)造過(guò)程：它會(huì)構(gòu)造Bed類(lèi)和Sofa類(lèi)，但Bed類(lèi)和Sofa類(lèi)都有一個(gè)父類(lèi)，因此Furniture類(lèi)被構(gòu)造了兩次，這是不合理的，因此，我們引入了虛繼承的概念。
class Furniture{……};
class Bed : virtual public Furniture{……}; // 這里我們使用虛繼承
class Sofa : virtual public Furniture{……};// 這里我們使用虛繼承
class sleepSofa : public Bed, public Sofa {……};
這樣，Furniture類(lèi)就之構(gòu)造一次了……
3、 總結(jié)下繼承情況中子類(lèi)對(duì)象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
A. 單繼承情況下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
// 描述單繼承情況下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
#include "stdafx.h"
class A
{
public:
A(){m_A = 0;}
virtual fun1(){};
int m_A;
};
class B:public A
{
public:
B(){m_B = 1;}
virtual fun1(){};
virtual fun2(){};
int m_B;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
B* pB = new B;
return 0;
}
B. 多繼承情況下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
// 描述多繼承情況下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
class A
{
public:
A(){m_A = 1;};
~A(){};
virtual int funA(){printf("in funA\r\n"); return 0;};
int m_A;
};
class B
{
public:
B(){m_B = 2;};
~B(){};
virtual int funB(){printf("in funB\r\n"); return 0;};
int m_B;
};
class C
{
public:
C(){m_C = 3;};
~C(){};
virtual int funC(){printf("in funC\r\n"); return 0;};
int m_C;
};
class D:public A,public B,public C
{
public:
D(){m_D = 4;};
~D(){};
virtual int funD(){printf("in funD\r\n"); return 0;};
int m_D;
};
C. 部分虛繼承的情況下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
// 描述部分虛繼承的情況下，子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
#include "stdafx.h"
class A
{
public:
A(){m_A = 0;};
virtual funA(){};
int m_A;
};
class B
{
public:
B(){m_B = 1;};
virtual funB(){};
int m_B;
};
class C
{
public:
C(){m_C = 2;};
virtual funC(){};
int m_C;
};
class D:virtual public A,public B,public C
{
public:
D(){m_D = 3;};
virtual funD(){};
int m_D;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
D* pD = new D;
return 0;
}
D. 全部虛繼承的情況下，子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
// 描述全部虛繼承的情況下，子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
#include "stdafx.h"
class A
{
public:
A(){m_A = 0;}
virtual funA(){};
int m_A;
};
class B
{
public:
B(){m_B = 1;}
virtual funB(){};
int m_B;
};
class C:virtual public A,virtual public B
{
public:
C(){m_C = 2;}
virtual funC(){};
int m_C;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
C* pC = new C;
return 0;
}
E. 菱形結(jié)構(gòu)繼承關(guān)系下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
// 描述菱形結(jié)構(gòu)繼承關(guān)系下子類(lèi)實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
#include "stdafx.h"
class A
{
public:
A(){m_A = 0;}
virtual funA(){};
int m_A;
};
class B :virtual public A
{
public:
B(){m_B = 1;}
virtual funB(){};
int m_B;
};
class C :virtual public A
{
public:
C(){m_C = 2;}
virtual funC(){};
int m_C;
};
class D: public B, public C
{
public:
D(){m_D = 3;}
virtual funD(){};
int m_D;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
D* pD = new D;
return 0;
}
上圖中，多出兩個(gè)未知的地址，它們并不是類(lèi)成員的地址，如果我們跟蹤它，得到的結(jié)果如下圖:
如果留意觀(guān)察這兩個(gè)地址，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們都緊跟著虛繼承的兩個(gè)子類(lèi)：
A、00425024 à 是B類(lèi)的虛表指針，B類(lèi)虛繼承與A類(lèi)
B、00425020 à 是C類(lèi)的虛表指針，C類(lèi)虛繼承與A類(lèi)
知道了這兩點(diǎn)，我們先跟蹤0x00425030這個(gè)地址，我們得到一個(gè)-4和0x0C兩個(gè)數(shù)，這兩個(gè)數(shù)字很難不讓我們想到這個(gè)是偏移。
0x00425030 所在的位置減去4，就是C類(lèi)的虛表指針。
0x00425030 所在的位置加上C，就是A類(lèi)的虛表指針。
同理，我們?cè)诳?/span>3C這個(gè)位置：
0x0042503C 所在的位置減去4，就是B類(lèi)的虛表指針。
0x0042503C 所在的位置加上0x18，就是A類(lèi)的虛表指針
由此，我們可以大膽的猜測(cè)，這個(gè)偏移表是用來(lái)關(guān)聯(lián)虛繼承的基類(lèi)和子類(lèi)的，比如：
0x00425030這個(gè)偏移表，將A類(lèi)和C類(lèi)的虛繼承關(guān)系聯(lián)系到了一起，0x0042503C這個(gè)偏移表則是把A類(lèi)和B類(lèi)聯(lián)系到了一起。
4、 總結(jié)下多繼承情況下對(duì)象的構(gòu)造順序
A. 虛繼承的構(gòu)造函數(shù)按照被繼承的順序先構(gòu)造。
B. 非虛繼承的構(gòu)造函數(shù)按照被繼承的順序再構(gòu)造。
C. 成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)按照聲明順序構(gòu)造。
D. 類(lèi)自己的構(gòu)造函數(shù)最后構(gòu)造。
五、 學(xué)習(xí)小結(jié)
本專(zhuān)題本來(lái)是想分成兩個(gè)專(zhuān)題分別講述類(lèi)的繼承和多態(tài)性的?？墒怯捎谶@兩個(gè)特性聯(lián)系的實(shí)在是太緊密，這樣穿插在一起，我著實(shí)沒(méi)想到更好的分類(lèi)方法。索性將這兩個(gè)特性放在一個(gè)專(zhuān)題中一并講述。
但是我的言語(yǔ)表達(dá)能力實(shí)在是有限，總是不能把文章中的知識(shí)點(diǎn)講述到我想象中的那樣簡(jiǎn)單、清晰，這個(gè)專(zhuān)題，不求能教給大家點(diǎn)什么，只希望在大家的學(xué)習(xí)過(guò)程中能起到墊腳石的作用。我就心滿(mǎn)意足了。
本專(zhuān)題的內(nèi)容可以說(shuō)是C++語(yǔ)言的精華所在，講述的知識(shí)雖然重要，但也僅限于我現(xiàn)在這個(gè)知識(shí)層面上的理解，或許過(guò)些日子又會(huì)發(fā)現(xiàn)更多更重要的知識(shí)我沒(méi)有講到或者講的不對(duì)……
如果你在閱讀本文章個(gè)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)我哪里講的不對(duì)，麻煩通知我，以便我及時(shí)改正，以免誤人子弟……
—— besterChen
2010年5月20日星期四