由虚函数展开的一些小实验

假设有以下三个类，是继承关系：

 1class A()
 2{
 3public:
 4    int a;        //用于测试类的大小
 5public:
 6    A()            //用于测试构造函数的调用顺序及default
 7                //constructor的必要性
 8    {
 9        cout<<"A Constructor!"
10    };
11
12    f()            //用于测试虚函数的特性，此处并不是虚函数。注意！
13    {
14        cout<<"f of A"
15    };
16};
17
18class B() : public A
19{
20public:
21    int B;        //用于测试类的大小
22public:
23    B()            //用于测试构造函数的调用顺序及default
24                //constructor的必要性
25    {
26        cout<<"B Constructor!"
27    };
28
29    virtual f()            //用于测试虚函数的特性,这里是虚函数
30    {
31        cout<<"f of B"
32    };
33};
34
35class C()
36{
37public:
38    int c;        //用于测试类的大小
39public:
40    C()            //用于测试构造函数的调用顺序及default
41                //constructor的必要性
42    {
43        cout<<"C Constructor!"
44    };
45
46    virtual f()            //用于测试虚函数的特性
47    {
48        cout<<"f of C"
49    };
50};
51

几点结论：
 １.构造函数调用：基类必需有无参的默认构造函数。否则派生类的构造函数无法能过编译。
 　 提示：no appropriate default consturctor.

 ２.当new一个派生类时，如C，会依次调用所有父类的默认拷贝构造函数。
  测试代码：
  　
  　　A* a = new c;
  输出结果为：依次调用三个构造函数。

 ３.用基类指针指向派生类时，基类指针所指向对象的大小，变化为基类的大小。即由指针类型来决定的。
  测试代码1：
   C objectC;
   A* pA;
   B* pB;
   C* pC;
   pA = &objectC;
   pB = &objectC;
   pC = &objectC;
   cout<<"sizeof(*pA)"<<endl;
   cout<<"sizeof(*pB)"<<endl;
   cout<<"sizeof(*pC)"<<endl;

   这时输出的结果为：
   ４  //一个int成员，大小为４字节
   １２ //二个int,另外加上一个虚函数表指针，大小为１２字节
   １６ //三个int,另外加上一个虚函数表指针，大小为１６字节

  测试代码2:
   A* pA = new C;
   B* pB = new C;
   C* pB = new C;
   cout<<"sizeof(*pA)"<<endl;
   cout<<"sizeof(*pB)"<<endl;
   cout<<"sizeof(*pC)"<<endl;

   输出结果同上。

 ４.将基类指针指向派生类对象的操作，是安全的，也是常见的，如用CShape指针指向CRect,CCircle,COval,CTriangle对象。

 ５.将派生类指针转化为基类指针,如：
   pC = new C;
   A* pA = pC;
   B* pB = pC;
   或者：
   A* pA = new C;
   B* pB = new C;
   同样是安全的，也是常见的。
  但是，在本文的三个类中，由于类A并没有虚函数，所以情况有一些特殊:
   １.pA->f(); //输出结果为：f of A.
   这仅仅是因为A类中恰好有同名函数f,若将该函数改名为fa(),
   则编译会出现错误：
    f() is not a member function of classs A...
   这说明，转换后，由于本身类A无虚函数，所以编译器并没有为其构造虚函数表，也没有为其加上虚函数表指针。所以
   不能寻找到函数f。即，该类没有多态能力。
   
   ２.pB->f(); //输出结果为：f of C

   因为B本身也是拥有虚函数的类，所以，编译器也为其构造了虚函数表，并在类中加上虚函数表指针变量。而虚函数表中
   的内容，同类C中的虚函数表是一致的。所以，可以正确找到要调用的函数。

  需要注意的是，因为第三条的缘故，此时若
   cout<<sizeof(*pA); 
   cout<<sizeof(*pB); 
  得到的结果依然是4,12。
  这从另一个角度说明了，类的函数在内存中有单独的位置，与C语言中的函数没有差别。——并不占用类的内存空间，也不受类
  的影响。

 ６.将派生类对象转换为基类对象，则会发生一些潜在的危险。这里只从虚函数的调用来说明：

  　 测试代码：

    C testC;
    ((A*)(&testC))->f(); //输出结果为：f of A
    ((B*)(&testC))->f(); //输出结果为：f of C
    ((B)(testC)).f();  //输出结果为：f of B

   １.第一行的结果，同上一条的分析是一致的：将派生类的指针转换成了基类指针。由于A类并没有虚函数，因此没有虚函数表
   和虚函数表指针，所以只能调用自己所拥有的、“名为f”的、函数。
   ２.第二行的结果，同上一条的分析是一致的：将派生类的指针转成了基类指针。但B类有虚函数，因此有虚函数表和虚函数表
   指针，所以可以正确调用到对象testC,即类C中的f()函数。
   ３.第三行的结果，是因为将一个C类的testC对象转换成一个B类的对象，产生了称之为object
   slicing 的操作。
   这基于一个通常来说正确的结论：一个派生类的内存空间要比基类的内存空间要大。
   （因为派生类通常会拥有基类没有的数据。如在这里，类C显然要比类A大。一个１６,一个４。）
   因此强制转换为将testC“割”掉一部分，然后编译器会自动调用的类B的拷贝构造函数，
   来给testC此时的各项赋值。在这个过程中，虚函数表也被换成了类B的虚函数表。
   所以，此时再调用f()，显然要调用B的f()函数。
   ４.对比第二行和第三行的结果，非常有意思：
     将派生类指针转换为基类指针
       与
     将派生类对象转换为基类对象
    会导致不同的虚函数调用结果。
   

posted on 2011-05-26 22:52 lateCpp 阅读(135) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: C/C++ 基础&算法