C++多态虚函数动态绑定

里克贝斯

发布于 2021-05-21 15:40:07

1.4K0

发布于 2021-05-21 15:40:07

文章被收录于专栏：图灵技术域

定义

动态绑定是将一个过程调用与相应代码链接起来的行为。是指与给定的过程调用相关联的代码，只有在运行期才可知的一种绑定，它是多态实现的具体形式。

原理

C++中，通过基类的引用或指针调用虚函数时，发生动态绑定。引用(或指针)既可以指向基类对象也可以指向派生类对象，这一事实是动态绑定的关键。用引用(或指针)调用的虚函数在运行时确定，被调用的函数是引用(或指针)所指对的实际类型所定义的。 C++中动态绑定是通过虚函数实现的。而虚函数是通过一张虚函数表实现的。这个表中记录了虚函数的地址，解决继承、覆盖的问题，保证动态绑定时能够根据对象的实际类型调用正确的函数。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。

缺点

1.动态绑定在函数调用时需要在虚函数表中查找，所以性能比静态函数调用稍低。 2.通过基类类型的指针访问派生类自己的虚函数将发生错误。

虚函数、动态绑定、运行时多态之间的关系：虚函数是动态绑定的基础；动态绑定是实现运行时多态的基础。

动态绑定两个条件

(1) 只有虚函数才能进行动态绑定，非虚函数不进行动态绑定。 (2) 必须通过基类类型的引用或指针进行函数调用。

对应的有静态绑定静态绑定是指不需要考虑表达式的执行期语义，仅分析程序文本而决定的表达式类型。静态绑定仅依赖于包含表达式的程序文本的形式，而在程序运行时不会改变。简单的讲，就是上下文无关，在编译时就可以确定其类型。

动态绑定与静态绑定静态绑定：编译时绑定，通过对象调用动态绑定：运行时绑定，通过地址实现

代码实例

C++

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
    virtual void f1()
    {
        cout<<"Base"<<endl;
    }
};
class Drived1:public Base
{
public:
    void f1()
    {
        cout<<"Drived1"<<endl;
    }
};
class Drived2:public Base
{
public:
    void f1()
    {
        cout<<"Drived2"<<endl;
    }
};
void Test(Base* pB)
{
    pB->f1 ();
}
int main()
{
    Base b;
    Drived1 d1;
    Drived2 d2;
    Test(&b);
    Test(&d1);
    Test(&d2);
    return 0;
}

输出结果： Base Drived1 Drived12

多继承中的问题

声明一个车(vehicle)基类，有Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车(bicycle)类、汽车(motorcar)类，从bicycle和motorcar派生出摩托车(motorcycle)类，它们都有Run、Stop等成员函数。观察虚函数的作用。其中令基类（vehicle）的Run和Stop函数设为虚函数

代码：

#include<iostream>
using namespace std;

class vehicle{
public:
    virtual void Run()const{cout<<"Vehicle Run"<<endl;}
    virtual void Stop()const{cout<<"Vehicle Stop"<<endl;}
};

class bicycle:public vehicle{
private:
    int Height;
public:
    void Run()const{cout<<"Bicycle Run"<<endl;}
    void Stop()const{cout<<"Bicycle Stop"<<endl;}
};

class motorcar:public vehicle{
private:
    int SeatNum;
public:
    void Run()const{cout<<"Motorcar Run"<<endl;}
    void Stop()const{cout<<"Motorcar Stop"<<endl;}
};


class motorcycle:public bicycle,public motorcar{
private:
public:
    void Run()const{cout<<"Motorcycle Run"<<endl;}
    void Stop()const{cout<<"Motorcycle Stop"<<endl;}
};

void fun(vehicle *ptr)
{
    ptr->Run();
    ptr->Stop();
}

void fun(motorcycle *ptr)
{
    ptr->Run();
    ptr->Stop();
}

int main()
{
    vehicle v;
    bicycle b;
    motorcar m;
    motorcycle x;
    fun(&v);
    fun(&b);
    fun(&m);
    fun(&x);
}