首先需要確認的是,編譯器對非虛方法使用靜態聯編,對虛方法使用動態聯編。
看起來,在大多數情況下,動態聯編都更好,因為它讓程序能夠選擇為特定類型設計的方法,這樣問題就來了,既然動態聯編這么好,為什么還要設計兩種類型的聯編?為什么默認的聯編方法是靜態的而不是動態?
原因關鍵就在于效率。Strousstrup說過(很經典,呵呵):C++的指導原則之一是,不要為不使用的特性付出代價(內存或處理時間)。
因為通常情況下,編譯器處理虛函數的方法為:給每個對象添加一個隱藏成員,該成員中保存了一個指向函數地址數組的指針(稱為虛函數表 virtual function table,vtbl)。虛函數表中存儲了為類對象進行聲明的虛函數的地址。例如,基類包含一個指針,指向了基類中所有虛函數的地址表,派生類對象將包含一個指向獨立地址表的指針,如果派生類提供了虛函數的新定義,該虛函數表將保存新函數的地址,如果沒有重新定義,則保留原始版本的地址。調用虛函數時,程序將查看存儲在對象中的vtbl地址,然后轉向相應的函數地址表。
所以顯而易見的是,使用虛函數時,在內存和執行速度方面有一定的額外成本,包括:
每個對象都將增大,增大量為存儲地址的空間;對每個類,編譯器都創建一個虛函數地址表(數組);每個函數調用都需要執行一步額外的操作,即到表中查找地址。
所以咱們要養成的習慣是,在設計類時,可能包含一些不在派生類重新定義的成員函數,那么這些函數就不要設置為虛函數。這樣首先會有更好的效率,其次被聲明為虛函數的成員函數就表明是預期在派生類中會被重新定義的,在閱讀代碼時也將比較方便。