class是一種特殊的struct，class與struct遵循相同的內(nèi)存對齊原則，class中的成員函數(shù)與成員變量是分開存放的，每個對象擁有獨立的成員變量，所有的對象共享類中的成員函數(shù)。
運行時，類對象退化為結(jié)構(gòu)體的形式：
A、所有成員變量在內(nèi)存中依次排布
B、由于內(nèi)存對齊的存在，成員變量間可能存在內(nèi)存間隙
C、可以通過內(nèi)存地址訪問成員變量
D、訪問權(quán)限關(guān)鍵字在運行時失效
重慶分公司
重慶分公司
#include
using namespace std;
class A
{
int i;
int j;
char c;
double d;
public:
void print()
{
cout << "i = " << i << ", "
<< "j = " << j << ", "
<< "c = " << c << ", "
<< "d = " << d << endl;
}
};
struct B
{
int i;
int j;
char c;
double d;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
A a;
//64 bit machine
cout << "sizeof(A) = " << sizeof(A) << endl; // 24
cout << "sizeof(a) = " << sizeof(a) << endl; // 24
cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl; // 24
a.print();
B* p = reinterpret_cast(&a);
p->i = 1;
p->j = 2;
p->c = 'c';
p->d = 3.14;
a.print();
return 0;
} 上述代碼中，class A對象與struct B對象在內(nèi)存中的排布相同。
子類是由父類成員疊加子類成員得到的。
#include
using namespace std;
class Parent
{
protected:
int m_i;
int m_j;
};
class Child : public Parent
{
public:
Child(int i, int j, double d)
{
m_i = i;
m_j = j;
m_d = d;
}
void print()
{
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
cout << "m_d = "<< m_d << endl;
}
private:
double m_d;
};
struct Test
{
int i;
int j;
double d;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
cout << sizeof(Parent) << endl;//8
cout << sizeof(Child) << endl;//16
Child child(1,2,3.14);
child.print();
Test* test = reinterpret_cast(&child);
cout << "i = " << test->i << endl;
cout << "j = " << test->j << endl;
cout << "d = " << test->d << endl;
test->i = 100;
test->j = 200;
test->d = 3.1415;
child.print();
return 0;
} 當(dāng)類中聲明虛函數(shù)時，C++編譯器會在類中生成一個虛函數(shù)表。虛函數(shù)表是一個用于存儲virtual成員函數(shù)地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。虛函數(shù)表由編譯器自動生成與維護(hù)，virtual成員函數(shù)會被編譯器放入虛函數(shù)表中。存在虛函數(shù)時，每個對象中都有一個指向類的虛函數(shù)表的指針。
由于對象調(diào)用虛函數(shù)時會查詢虛函數(shù)表，因此虛函數(shù)的調(diào)用效率比普通成員函數(shù)低。
當(dāng)創(chuàng)建類對象時，如果類中存在虛函數(shù)，編譯器會在類對象中增加一個指向虛函數(shù)表的指針。父類對象中虛函數(shù)表存儲的是父類的虛函數(shù)，子類對象中虛函數(shù)表存儲的是子類對象的虛函數(shù)。虛函數(shù)表指針存儲在類對象存儲空間的開始的前4（8）個字節(jié)。
如果一個類包含虛函數(shù)，其類包含一個虛函數(shù)表。
如果一個基類包含虛函數(shù)，基類會包含一個虛函數(shù)表，其派生類也會包含一個自己的虛函數(shù)表。
虛函數(shù)表是一個函數(shù)指針數(shù)組，其數(shù)組元素是虛函數(shù)的函數(shù)指針，每個元素對應(yīng)一個虛函數(shù)的函數(shù)指針。非虛成員函數(shù)的調(diào)用并不需要經(jīng)過虛函數(shù)表，所以虛函數(shù)表的元素并不包括非虛成員函數(shù)的函數(shù)指針。?
虛函數(shù)表中虛函數(shù)指針的賦值發(fā)生在編譯器的編譯階段，即在代碼編譯階段虛函數(shù)表就生成。
#include
using namespace std;
class Parent
{
public:
Parent(int i, int j)
{
m_i = i;
m_j = j;
}
virtual void print()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
}
virtual double sum()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
double ret = m_i + m_j;
cout <(&child);
cout << "virtual Function Table Pointer:" << endl;
cout << "vptr = " << test->vptr << endl;
//虛函數(shù)表指針位于類對象的前4字節(jié)
cout << "child Object address: " << &child << endl;
cout << "Member Variables Address: " << endl;
cout << "&vptr = " << &test->vptr << endl;
cout << "&i = " << &test->i << endl;
cout << "&j = " << &test->j << endl;
cout << "&d = " << &test->d << endl;
//函數(shù)指針方式訪問類的虛函數(shù)
cout << "Virtual Function Table: " << endl;
cout << "Virtual print Function Address: " << endl;
cout << (long*)(*((long *)(*((long *)&child)) + 0)) < 上述代碼中，通過類對象的虛函數(shù)表指針可以訪問類的虛函數(shù)表，虛函數(shù)表順序存儲了類的虛函數(shù)的函數(shù)地址，通過函數(shù)指針的方式可以調(diào)用類的虛函數(shù)，包括聲明為private的虛函數(shù)。但由于使用函數(shù)指針方式訪問類的虛函數(shù)時，類的虛函數(shù)在執(zhí)行過程中其this指針指向的對象是不確定的，因此訪問到的類對象的成員變量的值是垃圾值。
虛函數(shù)表屬于類，而不是屬于某個具體的類對象，一個類只需要一個虛函數(shù)表。同一個類的所有對象都使用類的唯一虛函數(shù)表。?為了指定類對象的虛函數(shù)表，類對象內(nèi)部包含一個指向虛函數(shù)表的指針，指向類的虛函數(shù)表。為了讓每個類對象都擁有一個虛函數(shù)表指針，編譯器在類中添加了一個指針*__vptr，用來指向虛函數(shù)表。當(dāng)類對象在創(chuàng)建時便擁有__vptr指針，且__vptr指針的值會自動被設(shè)置為指向類的虛函數(shù)表。
class Parent
{
public:
Parent(int i, int j)
{
m_i = i;
m_j = j;
}
virtual void print()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
}
virtual double sum()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
double ret = m_i + m_j;
cout <上述代碼中，類的虛函數(shù)表如下：
類Parent對象的內(nèi)存布局中，虛函數(shù)表指針位于類對象存儲空間的開頭，其值0X409004是類Parent的虛函數(shù)表的首地址，虛函數(shù)表中的第一個數(shù)組元素是虛函數(shù)Parent::print的地址，第二個數(shù)組元素是虛函數(shù)Parent::sum，第三個數(shù)組元素是虛函數(shù)Parent::display，非虛函數(shù)不在虛函數(shù)表中。
對于含有虛函數(shù)的類，虛函數(shù)表指針位于類對象內(nèi)存布局的開始位置，然后依次排列類繼承自父類的成員變量，最后依次排列類自身的非靜態(tài)成員變量。
#include
using namespace std;
class Parent
{
public:
Parent(int i, int j)
{
m_i = i;
m_j = j;
}
virtual void print()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
}
virtual double sum()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
double ret = m_i + m_j;
cout <(&parent);
cout << "Member Variable Value:"<< endl;
//虛函數(shù)表的首地址
cout << parenttest->vptr << endl;//編譯時確定
cout << parenttest->i << endl;//1
cout << parenttest->j << endl;//2
cout << "Member Variable Address:" << endl;
cout << &parenttest->vptr << endl;
cout << &parenttest->i << endl;
cout << &parenttest->j << endl;
cout << endl;
cout << "Child..." << endl;
ChildA child(1,2,3.14);
ChildTest* childtest = reinterpret_cast(&child);
cout << "Member Variable Value:"<< endl;
//虛函數(shù)表的首地址
cout << childtest->vptr << endl;//編譯時確定
cout << childtest->i << endl;//1
cout << childtest->j << endl;//2
cout << childtest->d << endl;//3.14
cout << "Member Variable Address:" << endl;
cout << &childtest->vptr << endl;
cout << &childtest->i << endl;
cout << &childtest->j << endl;
cout << &childtest->d << endl;
return 0;
} 
Parent、ChildA、ChildB三個類都有虛函數(shù)，C++編譯器編譯時會為每個類都創(chuàng)建一個虛函數(shù)表，即類Parent的虛函數(shù)表（Parent vtbl），類ChildA的虛函數(shù)表（ChildA vtbl），類ChildB的虛表（ChildB vtbl）。類Parent、ChildA、ChildB的對象都擁有一個虛函數(shù)表指針*vptr，用來指向自己所屬類的虛函數(shù)表。?
類Parent包括三個虛函數(shù)，Parent類的虛函數(shù)表包含三個指針，分別指向Parent::print()、Parent::sum()、Parent::display()三個虛函數(shù)函數(shù)。?
類ChildA繼承于類Parent，因此類ChildA可以調(diào)用父類Parent的函數(shù)，但類ChildA重寫Parent::print()、Parent::sum()、Parent::display()三個虛函數(shù)，因此類ChildA 虛函數(shù)表的三個函數(shù)指針分別指向ChildA::print()、ChildA::sum()、ChildA::display()。?
類ChildB繼承于類Parent，因此類ChildB可以調(diào)用類Parent的函數(shù)，但由于類ChildB重寫Parent::print()、Parent::sum()函數(shù)，類ChildB虛函數(shù)表有三個函數(shù)指針，第一個函數(shù)指針指向Parent::display()虛函數(shù)，第二個第三個依次指向ChildB::print()、ChildB::sum()虛函數(shù)。?
ChildA childA;
Parent* p = &childA;當(dāng)定義一個ChildA類的對象childA時，childA對象包含一個虛函數(shù)表指針，指向ChildA類的虛函數(shù)表。
當(dāng)定義一個Parent類的指針p指向childA對象時，p指針只能指向ChildA對象的父類Parent部分，但由于虛函數(shù)表指針位于對象存儲空間的開始，因此p指針可以訪問childA對象的虛函數(shù)表指針。由于childA對象的虛函數(shù)表指針指向ChildA類的虛函數(shù)表，因此p指針可以訪問類ChildA的虛函數(shù)表。
當(dāng)使用指針調(diào)用print函數(shù)，程序在執(zhí)行p->print()時，會發(fā)現(xiàn)p是個指針，且調(diào)用的函數(shù)是虛函數(shù)。?
首先，根據(jù)虛函數(shù)表指針p->vptr來訪問對象childA對應(yīng)的虛函數(shù)表。
然后，在虛函數(shù)表中查找所調(diào)用的虛函數(shù)對應(yīng)的條目。由于虛函數(shù)表在編譯階段就生成，所以可以根據(jù)所調(diào)用的函數(shù)定位到虛函數(shù)表中的對應(yīng)條目。對于 p->print()的調(diào)用，類ChildA虛函數(shù)表的第一項即是print函數(shù)指針對應(yīng)的條目。?
最后，根據(jù)虛函數(shù)表中找到的函數(shù)指針，調(diào)用函數(shù)ChildA::print()。
Parent base;
Parent* p = &base;
p->print();當(dāng)base對象在創(chuàng)建時，base對象的虛函數(shù)表指針vptr已設(shè)置為指向Parent類的虛函數(shù)表，p->vptr指向Parent虛函數(shù)表。print在Parent虛函數(shù)表中相應(yīng)的條目指向Parent::print()函數(shù)，所以 p->print()會調(diào)用Parent::print()函數(shù)。
虛函數(shù)的調(diào)用的三個步驟用表達(dá)式(*(p->vptr)[n])(p)可以概括。
#include
using namespace std;
typedef void (*vfunc)();
class Parent
{
public:
vfunc print;
Parent()
{
print = Parent::display;
}
static void display()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
}
};
class Child : public Parent
{
public:
Child()
{
print = Child::display;
}
static void display()
{
cout << "Child::" << __func__<< endl;
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Parent parent;
parent.print();
Child child;
child.print();
Parent* p = &child;
p->print();
return 0;
}
// output:
// Parent::display
// Child::display
// Child::display 上述代碼使用函數(shù)指針實現(xiàn)了多態(tài)，繞過了虛函數(shù)表，避免了虛函數(shù)表的性能損失。
由于在構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行完后，類對象的虛函數(shù)表指針才被正確初始化。因此構(gòu)造函數(shù)不能為虛函數(shù)。類對象中的虛函數(shù)表指針是在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的時候完成初始化的。因此，在構(gòu)造函數(shù)調(diào)用前，虛函數(shù)表指針還沒有完成初始化，無法調(diào)用虛的構(gòu)造函數(shù)。
在構(gòu)造函數(shù)進(jìn)入函數(shù)體前，進(jìn)行虛函數(shù)表指針的初始化，將虛函數(shù)表指針初始化為當(dāng)前類的虛函數(shù)表地址，即在基類調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的時候，會把基類的虛函數(shù)表地址賦值給虛函數(shù)表指針，而如果進(jìn)執(zhí)行到子類的構(gòu)造函數(shù)時，把子類的虛函數(shù)表地址賦值給虛函數(shù)表指針。因此，在派生類對象的構(gòu)造時，虛函數(shù)表指針指向的虛函數(shù)表地址是動態(tài)變化的。
#include
using namespace std;
class Parent
{
public:
Parent(int i, int j)
{
m_i = i;
m_j = j;
cout << "Parent(int i, int j): " << this << endl;
//虛函數(shù)表指針
int* vptr = (int*)*((int*)this);
cout << "vptr: " << vptr << endl;
}
virtual void print()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
}
virtual ~Parent()
{
cout << "~Parent(): " << this << endl;
}
protected:
int m_i;
int m_j;
};
class Child : public Parent
{
public:
Child(int i, int j, double d):Parent(i, j)
{
m_d = d;
cout << "Child(int i, int j, double d): " << this << endl;
//虛函數(shù)表指針
int* vptr = (int*)*((int*)this);
cout << "vptr: " << vptr << endl;
}
virtual void print()
{
cout << "Child::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
cout << "m_d = "<< m_d << endl;
}
~Child()
{
cout << "~Child(): " << this <print();
delete p;
return 0;
} 析構(gòu)函數(shù)可以為虛函數(shù)，可以發(fā)生多態(tài)。工程實踐中，如果基類中有虛成員函數(shù)，建議將析構(gòu)函數(shù)聲明為虛函數(shù)，確保對象銷毀時觸發(fā)正確的析構(gòu)函數(shù)調(diào)用，保證資源的正確回收。
#include
using namespace std;
class Parent
{
public:
Parent(int i, int j)
{
m_i = i;
m_j = j;
cout << "Parent(int i, int j)" << endl;
}
virtual void print()
{
cout << "Parent::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
}
virtual ~Parent()
{
cout << "~Parent()" << endl;
}
protected:
int m_i;
int m_j;
};
class Child : public Parent
{
public:
Child(int i, int j, double d):Parent(i, j)
{
m_d = d;
cout << "Child(int i, int j, double d)" << endl;
}
virtual void print()
{
cout << "Child::" << __func__<< endl;
cout << "m_i = "<< m_i << endl;
cout << "m_j = "<< m_j << endl;
cout << "m_d = "<< m_d << endl;
}
~Child()
{
cout << "~Child()" <print();
delete p;
return 0;
} 在調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)時，其虛函數(shù)表指針指向的是基類的虛函數(shù)表，而在調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)時，其虛函數(shù)表指針指向的是派生類的虛函數(shù)表。因此，構(gòu)造函數(shù)內(nèi)不能發(fā)生多態(tài)行為。
在調(diào)用派生類的析構(gòu)函數(shù)時，其虛函數(shù)表指針指向的是派生類的虛函數(shù)表；在調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)時，其虛函數(shù)表指針指向的是基類的虛函數(shù)表，并且派生類的虛函數(shù)表已經(jīng)被銷毀。
另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無理由+7*72小時售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務(wù)可用性高、性價比高”等特點與優(yōu)勢，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場景需求。
