C++中基类中使用虚函数与不使用的区别

矫情吗；* 2023-10-10 11:58 43阅读 0赞

**一、简单区分：**

" 基类中有个 void fun(){},派生类中也用void fun(){};" 
    和 "基类中有个 virtual void fun(){},派生类中用void fun(){};"  它们有差别，这些差别主要体现在多态上。
    
    前者 表明基类中的函数被派生类函数覆盖了，它们几乎没有关联，在C++中就是两个完全不同的函数，只不过恰巧名字一样而已(但有不同的类作用域)，就像在不同的作用域定义了两个相同名字的变量。
         int a;      //类似基类中的fun()
            namespace
           {
              int a;  //类似派生类中的fun(),作用域不同
          };
    
    而在基类中加了 virtual  的函数表明该函数是虚函数，它用在多态里面，派生类定义了fun()表示派生类重写了这个函数,它们是有关联的，当通过引用或者指针调用fun()时，将会进行多态解析，根据调用对象来决定调用那一个函数。
         在没有用多态的情况下，两者就是一样的，只不过加了 virtual 的函数运行速度可能会慢一些(视编译器优化程度而定)。 
    
    二、虚函数
    　　在C++中，使用关键字virtual声明函数为虚函数。当类中定义有虚函数时，编译器会将该类中所有虚函数的首地址保存在一张地址表中，这张表被称为虚函数地址表，简称虚表。同时，不编译器还会在类中添加一个隐藏数据成员，称为虚表指针。该指针中保存着虚表的首地址，用于记录和查找虚函数。

![复制代码][48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png]

#include<iostream>
    
    class Base {
    public:
        virtual void f() { std::cout << "Base::f" << std::endl; }
        virtual void g() { std::cout << "Base::g" << std::endl; }
        virtual void h() { std::cout << "Base::h" << std::endl; }
    private:
        int n;
    };
    int main()
    {
        Base a;
        a.f();
        return 0;
    }

![复制代码][48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png]

注意：以下汇编代码全部在debug版本下，使用vc6.0进行反汇编得出的！！！！

含有虚函数的类的对象，在内存中大小为8,因为含有一个隐藏数据成员（续表指针），这个数据成员存放在对象的数据成员的首地址处，占4个字节！！！在初始化时，会调用构造函数，在该函数内，将虚表地址放入虚表指针中。如下：

![fd4b55f85f2f0221822b2b824fc35046.png][]

主函数代码（片段）实现反汇编

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p><code>18:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Base a;</code></p> <p><code>004013C8&nbsp;&nbsp; lea&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ecx,[ebp-8]　　　　</code><code>// ecx中存放对象a的首地址，作为构造函数隐藏的参数，传递方式为thiscall</code></p> <p><code>004013CB&nbsp;&nbsp; call&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; @ILT+85(Base::Base) (0040105a)&nbsp; **(1)**</code></p> <p><code>19:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; a.f();</code></p> <p><code>004013D0&nbsp;&nbsp; lea&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ecx,[ebp-8]　　　　</code><code>// ecx存放对象a的首地址，作为f（）函数的隐藏的参数。</code></p> <p><code>004013D3&nbsp;&nbsp; call&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; @ILT+140(Base::f) (00401091)&nbsp;&nbsp; **(2)**&nbsp; </code><code>// 这里直接调用函数，而没有使用虚表指针</code></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**为什么没有使用虚表指针？？？**

**　　答：当直接使用对象调用自身的虚函数时，没有必要查表访问。这是因为已经明确调用的是自身成员函数，根本没有构成多态性，查询虚表只会画蛇添足，降低程序执行效率。如果访问虚表的话，为一种间接调用过程，需要多次寻址才能完成！**

\*\*(1)\*\*会变代码主要部分：

004014C9   pop         ecx    // ecx存放的是对象a在内存的首地址
    004014CA   mov         dword ptr [ebp-4],ecx
    004014CD   mov         eax,dword ptr [ebp-4]
    004014D0   mov         dword ptr [eax],offset Base::`vftable' (00432028)  //将虚表地址放入对象首地址中
    004014D6   mov         eax,dword ptr [ebp-4]    // 把对象首地址返回

这里可以看到（0x00432028）存放了三个虚函数的首地址。![3307acd67ba9d94018d1674dc8a662ce.png][]

三、多态

在参考文章里，抽取一段：“**最常见的用法就是声明基类的指针，利用该指针指向任意一个子类对象，调用相应的虚函数，可以根据指向的子类的不同而实现不同的方法。**” 只有基类中的虚函数被重载了，用该方法才能体现C++的多态性。而且该指针，只能调用基类中的成员函数，以及进行了重载的虚函数（这是通过使用虚表指针实现的，因此可以理解为，该类型指针只能调用该类中的成员函数），而不能调用子类中的函数（即不能调用子类中不是重载的函数如下图）。

![a79bb057aac5f0a0264369c4692c628d.png][] 子类对基类中的虚函数f()进行了覆盖![20b2adc548ef2b2bce4bf0b4f7d2a294.png][]

Base *c = new Derive;
    c->g();  //这里会报错，因为c指针的类型为基类，只能访问基类中的成员函数，况且，访问子类重载的成员函数，也是通过指针进行的。

![复制代码][48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png]

1 #include <stdio.h>
     2 
     3 class A
     4 {
     5 public:
     6     void foo()
     7     {
     8         printf("1");
     9     }
    10 
    11     virtual void fuu()
    12     {
    13         printf("2");
    14     }
    15 };
    16 
    17 class B:public A
    18 {
    19 public:
    20     void foo()
    21     {
    22         printf("3");
    23     }
    24 
    25     void fuu()
    26     {
    27         printf("4");
    28     }
    29 };
    30 
    31 int main()
    32 {
    33     A a;
    34     B b;
    35     A *p = &a;  // 本身是基类指针，指向的又是基类对象，调用的都是基类本身的函数
    36     p->foo();   // 这里为 1
    37     p->fuu();   // 这里为 2
    38 
    39     p = &b;    // 这里指向了子类对象
    40     p->foo();  // 这里为 1 ;编译后这都是固定地址
    41     p->fuu();  // 这里为 4 ;而这个是在续表中的动态地址，被子类进行了重新覆盖
    42     
    43     return 0;
    44 }

![复制代码][48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png]

[48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/48304ba5e6f9fe08f3fa1abda7d326ab.png
[fd4b55f85f2f0221822b2b824fc35046.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/fd4b55f85f2f0221822b2b824fc35046.png
[3307acd67ba9d94018d1674dc8a662ce.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3307acd67ba9d94018d1674dc8a662ce.png
[a79bb057aac5f0a0264369c4692c628d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a79bb057aac5f0a0264369c4692c628d.png
[20b2adc548ef2b2bce4bf0b4f7d2a294.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/20b2adc548ef2b2bce4bf0b4f7d2a294.png