C++專題總結之理解虛擬函數、多繼承、虛基類和RTTI

主題	概要
C++	虛擬函數、多繼承、虛基類、RTTI

編輯	時間
新建	20170102

序號	參考資料
1	More effective C++
2	http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051

虛擬函數

記得以前面試的時候，面試官問了個問題，“多態的本質是什麼”？
當時沒答上來，現在想想如果能說出虛擬函數表來應該就可以了。
所謂虛函數的“虛”是指“直到運行時才能知道要調用的是哪一個函數”。那通過什麼方法確定？答案是虛函數表和虛函數表指針。virtual table和virtual table pointers通常被分別地稱爲vtbl和vptr。
一個vtbl通常是一個函數指針數組。在程序中的每個類只要聲明瞭虛函數或繼承了虛函數，它就有自己的vtbl，並且類中vtbl的項目是指向虛函數實現體的指針。
例如這個類：

class C1 
{
public:
    C1();
    virtual ~C1();
    virtual void f1();
    virtual int f2(char c) const;
    virtual void f3(const string& s);
    void f4() const;    
};

虛函數表數組，看起來像這樣：

注意非虛函數f4不在表中，而且C1的構造函數也不在。
如果有一個C2類繼承自C1，重新定義了它繼承的一些虛函數，並加入了它自己的一些虛函數：

class C2 : public C1 
{
public:
    C2();               // 非虛函數
    virtual ~C2();     // 重定義函數
    virtual void f1();  // 重定義函數
    virtual void f5(char *str); // 新的虛函數
};

它的virtual table項目指向與對象相適合的函數。這些項目包括指向沒有被C2重定義的C1虛函數的指針，而f1被替換爲子類重定義的指針：

如果有一函數調用：
ptr->f1();
根據這個虛函數表就能確定要執行哪個函數了。
實際上根據虛函數表只是完成了一半的工作，假設新建一個對象時，怎麼樣確定這個對象是使用哪一個虛函數表？只有用某種方法指出每個對象對應的vtbl（虛函數表）時，它們才能使用。這是virtual table pointer的工作，它來建立這種聯繫。
每個聲明瞭虛函數的對象都帶有它，它是一個看不見的數據成員，指向對應類的virtual table。
我們可以認爲包含有虛函數的對象的佈局是這樣的：

假如我們有一個程序，包含幾個C1和C2對象。對象、vptr和剛纔我們講述的vtbl之間的關係，在程序裏我們可以這樣去想象：

考慮這段這段程序代碼：

void makeACall(C1 *pC1)
{
    pC1->f1();
}

通過指針pC1調用虛擬函數f1。僅僅看這段代碼，你不會知道它調用的是那一個f1函數——C1::f1或C2::f1，因爲pC1可以指向C1對象也可以指向C2對象。儘管如此編譯器仍然得爲在makeACall的f1函數的調用生成代碼，它必須確保無論pC1指向什麼對象，函數的調用必須正確。編譯器生成的代碼會做如下這些事情：
1). 通過對象的vptr找到類的vtbl。
2). 找到對應vtbl內的指向被調用函數的指針。
3). 調用第二步找到的的指針所指向的函數。