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1、c++實現(xiàn)多態(tài)的方法

其實很多人都知道，虛函數(shù)在c++中的實現(xiàn)機制就是用虛表和虛指針，但是具體是怎樣的呢？從more effecive c++其中一篇文章里面可以知道：是每個類用了一個虛表，每個類的對象用了一個虛指針。具體的用法如下：

class A
{
public:
    virtual void f();
    virtual void g();
private:
    int a
};

class B : public A
{
public:
    void g();
private:
    int b;
};

//A，B的實現(xiàn)省略

因為A有virtual void f（），和g（），所以編譯器為A類準備了一個虛表vtableA，內(nèi)容如下：

A::f 的地址
 
A::g 的地址
 

B因為繼承了A，所以編譯器也為B準備了一個虛表vtableB，內(nèi)容如下：

A::f 的地址
B::g 的地址

注意：因為B::ｇ是重寫了的，所以B的虛表的g放的是B::g的入口地址，但是f是從上面的A繼承下來的，所以f的地址是A::f的入口地址。

然后某處有語句 B bB;的時候，編譯器分配空間時，除了A的int a，B的成員int b；以外，還分配了一個虛指針vptr，指向B的虛表vtableB，bB的布局如下：

vptr ： 指向B的虛表vtableB
 
int a： 繼承A的成員
 
int b： B成員
 

當如下語句的時候：
A *pa = &bB;

pa的結(jié)構(gòu)就是A的布局（就是說用pa只能訪問的到bB對象的前兩項，訪問不到第三項int b）

那么pa->g()中，編譯器知道的是，g是一個聲明為virtual的成員函數(shù)，而且其入口地址放在表格（無論是vtalbeA表還是vtalbeB表）的第2項，那么編譯器編譯這條語句的時候就如是轉(zhuǎn)換：call *(pa->vptr)[1]（C語言的數(shù)組索引從0開始哈~）。

這一項放的是B：：g()的入口地址，則就實現(xiàn)了多態(tài)。（注意bB的vptr指向的是B的虛表vtableB）

另外要注意的是，如上的實現(xiàn)并不是唯一的，C++標準只要求用這種機制實現(xiàn)多態(tài)，至于虛指針vptr到底放在一個對象布局的哪里，標準沒有要求，每個編譯器自己決定。我以上的結(jié)果是根據(jù)g++ 4.3.4經(jīng)過反匯編分析出來的。

2、兩種多態(tài)實現(xiàn)機制及其優(yōu)缺點

除了c++的這種多態(tài)的實現(xiàn)機制之外，還有另外一種實現(xiàn)機制，也是查表，不過是按名稱查表，是smalltalk等語言的實現(xiàn)機制。這兩種方法的優(yōu)缺點如下：

（1）、按照絕對位置查表，這種方法由于編譯階段已經(jīng)做好了索引和表項(如上面的call *(pa->vptr[1]） )，所以運行速度比較快;缺點是：當A的virtual成員比較多（比如1000個），而B重寫的成員比較少（比如2個），這種時候，B的vtableＢ的剩下的998個表項都是放Ａ中的ｖｉｒｔｕａｌ成員函數(shù)的指針，如果這個派生體系比較大的時候，就浪費了很多的空間。

比如：ＧＵＩ庫，以ＭＦＣ庫為例，ＭＦＣ有很多類，都是一個繼承體系；而且很多時候每個類只是１，２個成員函數(shù)需要在派生類重寫，如果用Ｃ＋＋的虛函數(shù)機制，每個類有一個虛表，每個表里面有大量的重復(fù)，就會造成空間利用率不高。于是ＭＦＣ的消息映射機制不用虛函數(shù)，而用第二種方法來實現(xiàn)多態(tài)，那就是：

（２）、按照函數(shù)名稱查表，這種方案可以避免如上的問題；但是由于要比較名稱，有時候要遍歷所有的繼承結(jié)構(gòu)，時間效率性能不是很高。（關(guān)于ＭＦＣ的消息映射的實現(xiàn)，看下一篇文章）

３、總結(jié)：

如果繼承體系的基類的virtual成員不多，而且在派生類要重寫的部分占了其中的大多數(shù)時候，用Ｃ＋＋的虛函數(shù)機制是比較好的；

但是如果繼承體系的基類的virtual成員很多，或者是繼承體系比較龐大的時候，而且派生類中需要重寫的部分比較少，那就用名稱查找表，這樣效率會高一些，很多的ＧＵＩ庫都是這樣的，比如ＭＦＣ，ＱＴ

ＰＳ. 其實，自從計算機出現(xiàn)之后，時間和空間就成了永恒的主題，因為兩者在98%的情況下都無法協(xié)調(diào)，此長彼消；這個就是計算機科學(xué)中的根本瓶頸之所在。軟件科學(xué)和算法的發(fā)展，就看能不能突破這對時空權(quán)衡了。呵呵

何止計算機科學(xué)如此，整個宇宙又何嘗不是如此呢？最基本的宇宙之謎，還是時間和空間