C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”,这是一种泛型技术。所谓泛型技术,说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如:模板技术,RTTI技术,虚函数技术,要么是试图做到在编译时决议,要么试图做到运行时决议。
关于虚函数的使用方法,我在这里不做过多的阐述。大家可以看看相关的C++的书籍。在这篇文章中,我只想从虚函数的实现机制上面为大家 一个清晰的剖析。
当然,相同的文章在网上也出现过一些了,但我总感觉这些文章不是很容易阅读,大段大段的代码,没有图片,没有详细的说明,没有比较,没有举一反三。不利于学习和阅读,所以这是我想写下这篇文章的原因。也希望大家多给我提意见。
言归正传,让我们一起进入虚函数的世界。
虚函数表
对C++ 了解的人都应该知道虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。 在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。这样,在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了 这个实例的内存中,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表就显得由为重要了,它就像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。
这里我们着重看一下这张虚函数表。在C++的标准规格说明书中说到,编译器必需要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置(这是为了保证正确取到虚函数的偏移量)。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。
听我扯了那么多,我可以感觉出来你现在可能比以前更加晕头转向了。 没关系,下面就是实际的例子,相信聪明的你一看就明白了。
假设我们有这样的一个类:
class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
按照上面的说法,我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程:
typedef void(*Fun)(void);
Base b;
Fun pFun = NULL;
cout << "虚函数表地址:" << (int*)(&b) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址:" << (int*)*(int*)(&b) << endl;
// Invoke the first virtual function
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
pFun();
实际运行经果如下:(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)
虚函数表地址:0012FED4
虚函数表 — 第一个函数地址:0044F148
Base::f
通过这个示例,我们可以看到,我们可以通过强行把&b转成int *,取得虚函数表的地址,然后,再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了,也就是Base::f(),这在上面的程序中得到了验证(把int* 强制转成了函数指针)。通过这个示例,我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h(),其代码如下:
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()
这个时候你应该懂了吧。什么?还是有点晕。也是,这样的代码看着太乱了。没问题,让我画个图解释一下。如下所示:
注意:在上面这个图中,我在虚函数表的最后多加了一个结点,这是虚函数表的结束结点,就像字符串的结束符“\0”一样,其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值在不同的编译器下是不同的。在WinXP+VS2003下,这个值是NULL。而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下,这个值是如果1,表示还有下一个虚函数表,如果值是0,表示是最后一个虚函数表。
下面,我将分别说明“无覆盖”和“有覆盖”时的虚函数表的样子。没有覆盖父类的虚函数是毫无意义的。我之所以要讲述没有覆盖的情况,主要目的是为了给一个对比。在比较之下,我们可以更加清楚地知道其内部的具体实现。
一般继承(无虚函数覆盖)
下面,再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。假设有如下所示的一个继承关系:
请注意,在这个继承关系中,子类没有重载任何父类的函数。那么,在派生类的实例中,其虚函数表如下所示:
对于实例:Derive d; 的虚函数表如下:
我们可以看到下面几点:
1)虚函数按照其声明顺序放于表中。
2)父类的虚函数在子类的虚函数前面。
我相信聪明的你一定可以参考前面的那个程序,来编写一段程序来验证。
一般继承(有虚函数覆盖)
覆盖父类的虚函数是很显然的事情,不然,虚函数就变得毫无意义。下面,我们来看一下,如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数,会是一个什么样子?假设,我们有下面这样的一个继承关系。
为了让大家看到被继承过后的效果,在这个类的设计中,我只覆盖了父类的一个函数:f()。那么,对于派生类的实例,其虚函数表会是下面的一个样子:
我们从表中可以看到下面几点,
1)覆盖的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。
2)没有被覆盖的函数依旧。
这样,我们就可以看到对于下面这样的程序,
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的内存中的虚函数表的f()的位置已经被Derive::f()函数地址所取代,于是在实际调用发生时,是Derive::f()被调用了。这就实现了多态。
多重继承(无虚函数覆盖)
下面,再让我们来看看多重继承中的情况,假设有下面这样一个类的继承关系。注意:子类并没有覆盖父类的函数。
对于子类实例中的虚函数表,是下面这个样子:
我们可以看到:
1) 每个父类都有自己的虚表。
2) 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。(所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的)
这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例,而能够调用到实际的函数。
多重继承(有虚函数覆盖)
下面我们再来看看,如果发生虚函数覆盖的情况。
下图中,我们在子类中覆盖了父类的f()函数。
下面是对于子类实例中的虚函数表的图:
我们可以看见,三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样,我们就可以任一静态类型的父类来指向子类,并调用子类的f()了。如:
Derive d;
Base1 *b1 = &d;
Base2 *b2 = &d;
Base3 *b3 = &d;
b1->f(); //Derive::f()
b2->f(); //Derive::f()
b3->f(); //Derive::f()
b1->g(); //Base1::g()
b2->g(); //Base2::g()
b3->g(); //Base3::g()
安全性
每次写C++的文章,总免不了要批判一下C++。这篇文章也不例外。通过上面的讲述,相信我们对虚函数表有一个比较细致的了解了。水可载舟,亦可覆舟。下面,让我们来看看我们可以用虚函数表来干点什么坏事吧。
一、通过父类型的指针访问子类自己的虚函数
我们知道,子类没有重载父类的虚函数是一件毫无意义的事情。因为多态也是要基于函数重载的。虽然在上面的图中我们可以看到Base1的虚表中有Derive的虚函数,但我们根本不可能使用下面的语句来调用子类的自有虚函数:
Base1 *b1 = new Derive();
b1->f1(); //编译出错
任何妄图使用父类指针想调用子类中的未覆盖父类的成员函数的行为都会被编译器视为非法,所以,这样的程序根本无法编译通过。但在运行时,我们可以通过指针的方式访问虚函数表来达到违反C++语义的行为。(关于这方面的尝试,通过阅读后面附录的代码,相信你可以做到这一点)
二、访问non-public的虚函数
另外,如果父类的虚函数是private或是protected的,但这些非public的虚函数同样会存在于虚函数表中,所以,我们同样可以使用访问虚函数表的方式来访问这些non-public的虚函数,这是很容易做到的。
如:
class Base {
private:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
};
class Derive : public Base{
};
typedef void(*Fun)(void);
void main() {
Derive d;
Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&d)+0);
pFun();
}
http://www.cnblogs.com/flying_bat/
渲染到纹理是D3D中的一项高级技术。一方面,它很简单,另一方面它很强大并能产生很多特殊效果。 比如说发光效果,环境映射,阴影映射,都可以通过它来实现。渲染到纹理只是渲染到表面的一个延伸。我们只需再加些东西就可以了。首先,我们要创造一个纹理,并且做好一些防范措施。第二步我们就可以把适当的场景渲染到我们创建的纹理上了。然后,我们把这个纹理用在最后的渲染上。
?main.cpp
首先我们得声明所需要的对象。当然我们需要一张用来渲染的纹理。此外,我们还需要两个Surface对象。一个是用来存储后台缓冲区,一个用来当纹理的渲染对象。后面我再详细介绍它们。另外我们还需要两个矩阵,一个是用来当纹理的投影矩阵,另一个是存储原来的矩阵。
LPDIRECT3DTEXTURE9 pRenderTexture = NULL;
LPDIRECT3DSURFACE9 pRenderSurface = NULL,pBackBuffer = NULL;
D3DXMATRIX matProjection,matOldProjection;
现在我们来创建纹理。前两个参数是纹理的宽度和高度,第三个参数是纹理的多级渐进纹理序列参数,在这里是设为1,第四个参数非常重要而且必须设为D3DUSAGE_RENDERTARGET,表明我们所创建的纹理是用来渲染的。剩下的参数就是指纹理格式,顶点缓冲区的内存位置,和一个指向纹理的指针。当纹理是用来当渲染对象时,顶点缓冲区的内存位置必须设为D3D_DEFAILT。
g_App.GetDevice()->CreateTexture(256,256,1,D3DUSAGE_RENDERTARGET,D3DFMT_R5G6B5,D3DPOOL_DEFAULT,&pRenderTexture,NULL);
为了访问纹理内存对象,我们需要一个Surface对象,因为D3D中的纹理是用这样的一个Surface来存储纹理数据的。为了得到纹理表面的Surface,我们需要调用方法GetSurfaceLevel() 。第一个参数我们设为0,第二个参数为一个指向surface对象的指针。
pRenderTexture->GetSurfaceLevel(0,&pRenderSurface);
下一步就是创建一个适合纹理维数的投影矩阵,因为纹理的横纵比和后台缓冲区的不一样。
D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&matProjection,D3DX_PI / 4.0f,1,1,100);
在我们的循环渲染之前,我们必须保存后台缓冲区和它的投影矩阵。
g_App.GetDevice()->GetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matOldProjection);
g_App.GetDevice()->GetRenderTarget(0,&pBackBuffer);
渲染循环函数可以分为两个部分。第一部分是渲染到纹理的过程。因此,渲染对象必须设为纹理表面。然后我们就可以把东西渲染到这个对象上了。渲染到另一个表面上和正常地渲染到后台缓冲区差不多。只有一点不同,那就是先不调用Prensent()函数,因为纹理上的内容并不需要显示在屏幕上。象平时一样,我们先要重置表面颜色缓冲区,并且调用BeginSence()和EndSence()方法。为了能够适当的渲染,我们必须设置和纹理表面相符的投影矩阵。否则最后的图象可能被扭曲
//render-to-texture
g_App.GetDevice()->SetRenderTarget(0,pRenderSurface); //set new render target
g_App.GetDevice()->Clear(0,NULL,D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,D3DCOLOR_XRGB(100,100,100),1.0f,0); //clear texture
g_App.GetDevice()->BeginScene();
g_App.GetDevice()->SetTexture(0,pPyramideTexture);
D3DXMatrixRotationY(&matRotationY,fRotation);
D3DXMatrixTranslation(&matTranslation,0.0f,0.0f,5.0f);
g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_WORLD,&(matRotationY * matTranslation));
g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matProjection); //set projection matrix
g_App.GetDevice()->SetStreamSource(0,pTriangleVB,0,sizeof(D3DVERTEX));
g_App.GetDevice()->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST,0,4);
g_App.GetDevice()->EndScene();
渲染循环的第二部分就是渲染最后场景的过程(也就是显示到屏幕上的过程)。渲染对象重新设为后台缓冲区,投影矩阵重新设为原来的投影矩阵。由于纹理已经准备好了,所以它和纹理层0相关联。
//render scene with texture
g_App.GetDevice()->SetRenderTarget(0,pBackBuffer); //set back buffer
g_App.GetDevice()->Clear(0,NULL,D3DCLEAR_TARGET | D3DCLEAR_ZBUFFER,D3DCOLOR_XRGB(0,0,0),1.0f,0);
g_App.GetDevice()->BeginScene();
g_App.GetDevice()->SetTexture(0,pRenderTexture); //set rendered texture
g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_WORLD,&matTranslation);
g_App.GetDevice()->SetTransform(D3DTS_PROJECTION,&matOldProjection); //restore projection matrix
g_App.GetDevice()->SetStreamSource(0,pQuadVB,0,sizeof(D3DVERTEX));
g_App.GetDevice()->DrawPrimitive(D3DPT_TRIANGLESTRIP,0,2);
g_App.GetDevice()->EndScene();
g_App.GetDevice()->Present(NULL,NULL,NULL,NULL);
最后我们通过调用Release()方法释放Surface对象。
pRenderSurface->Release();
pRenderSurface = NULL;
pBackBuffer->Release();
pBackBuffer = NULL;
渲染到纹理能让你做很多事情,但是你必须注意一些限制。首先深度缓冲区必须总是大于或等于渲染对象的大小。此外,渲染对象和深度缓冲区的格式必须一致。
一直不知道编辑器的结构是如何的。有没有哪位大大耐心讲解一下。或者给一个结构图也行
谢谢啦!
试着用DXUT写了一下,初步决定以下功能,由于不熟悉DXUT,捣鼓了半天才弄出来
1、读取一个模型文件
2、分析模型文件,取得其subset个数,取得每个subset的材质
3、根据选中的subset调整其材质
4、保存编辑好的材质到二进制文件中,后缀名暂定为 *.mtrl
效果图如下
至于调节材质的那里,还有一种方案是调用shoosecolor面板,那样比较直观,但操作复杂。不知道是slider好还是面板好
暂时用slider
![](http://www.cppblog.com/images/cppblog_com/leaf/materialeditor.jpg)
有谁能告诉我,下拉列表那里,怎么能让他向上跑吗? 向下跑会遮住一些,不得不调整大小。
一开始老是觉得哪里不对劲,后来发现是自己的光照没有设置好。
如图的效果就好多了。哈哈
还是没有看到哪里加附件,于是我把两个小游戏的代码和执行文件发到“文件”里面了,可以去那里下载
有什么新想法的,大家可以交流。特别是这个贪食蛇的场景。
手机(联想)上有一个游戏叫墙中公主,就是移动光标,如果光标周围有三个以上颜色相同的方块。则可以消去。
玩着玩着就想自己写一个来试试。当然不是手机版。而是PC版的。游戏很简单。代码就不粘上来了。发张效果图。呵呵
我想发上来呀。但是传到文件里了,不知道怎么插到这里来。。
游戏还有一点未完。没有记分系统。还有就是游戏提示那里少了个 空格:消除方块