<<C++ Primer Plus>>Fifth Edition
将源代码中的函数调用解释为执行特定的函数代码被称为函数名联编(binding).
在编译过程中进行联编被称为静态联编(static binding),又称早期联编(early binding).
编译器必须生成能够在程序运行时选择正确的虚方法的代码,这被称为动态联编(dynamic binding), 又称为晚期联编(late binding).
1.为什么有两种类型的联编以及为什么默认为静态联编?
如果动态联编让您能够重新定义类方法,而静态联编在这方面很差,为何摒弃静态联编呢?原因有两个-----效率和概念模型.
首先来看效率.为使程序能够在运行阶段进行决策,必须采取一些方法来跟踪基类指针或引用指向的对象类型,这增加了额外的开销.例如,如果类不会用作基类,则不需要动态联编.同样,如果派生类不重新定义基类的任何方法,也不需要使用动态联编.在这些情况下,使用静态联编更合理,效率也更高.由于静态联编的效率更高,因此被设置为C++的默认选择.Strousstrup说,C++的指导原则之一是, 不要为不使用的我付出代价(内存或者处理时间).仅当程序设计确实 需要虚函数时,才使用它们.
接下来看概念模型.在设计类时,可能包含一些不在派生类重新定义的成员函数.不将访函数设置为虚函数有两方面好处:首先效率高;其次,指出不要重新定义该函数.这表明,仅将那些预期将被重新定义的方法声明为虚拟的.
2.虚函数的工作原理
通常,编译器处理虚函数的方法是:给每一个对象添加一个隐藏成员.隐藏成员中保存了一个指向函数地址数组的指针.这种数组称为虚函数表(virtual function table, vtbl).虚函数表中存储了为类对象进行声明的虚函数的地址.例如,基类对象包含一个指针,访指针指向基类中所有虚函数地址表.派生类对象将包含一个指向独立地址表的指针.如果派生类提供了虚岁函数的新定义,访虚函数表将保存新函数的地址;如果派生类没有重新定义虚函数.该vtbl将保存函数原始版本的地址.如果派生类定义了新的虚函数,则该函数的地址也将被添加到vtbl中.注意,无论类中包含的虚函数是1还是10 个,都只需要在对象中添加1个地址成员,只是表的大小不同而已.
调用虚函数时,程序将查看存储在对象中的vtbl地址,然后转向相应的函数地址表.如果使用类声明中定义的第一个虚函数,则程序将使用数组中的第一个函数地址,并执行具有该地址的函数.如果使用类声明中的第三个虚函数,程序将使用地址为数组中第三个元素的函数.
简而言之,使用虚函数时, 在内存和执行速度方面有一定成本,包括:
每个对象都将增大,增大量为存储地址的空间.
对每个类,编译器都创建一个虚岁函数地址表.
每个函数调用都有需要执行一步额外的操作,即到表中查找地址.
虽然非虚函数的效率比虚函数稍高,但不具备动态联编功能.