细谈C++多态性的“动”与“静”
我们讨论多态的时候,先看看什么是硬编码和软编码:硬编码就是把代码写死了,导致弹性不足,降低了可扩展性,例如在代码里的:
if...else...;switch...case... ...
这些代码通常都属于硬编码,项目中的这些代码多了,就相当于说明这个代码的灵活性、扩展性、弹性等等的少了。
所以,我们要尽量使用软编码,通俗点就是“别把话说死了,留点转弯的余地”。多态性就是这种软编码特性的反映,下面我们一起来研究一下多态性。
多态性是一种抽象,把事物的特征抽象出来,然后事物的具体形态我们就不关心了。
例如对工人这种事物来说,他的特征就是工作,至于是什么工人,他做什么工作,我们就不用关心了,只要我们以“工人.工作”这种方式去调用。那他就会为我们工作了。
那为什么我们不抽象出其他的特征,只抽象出工作这个特征呢?因为我们只对这个特征感兴趣,他的什么吃饭、睡觉、如厕等的特性我们都不关心了。有了多态,我们就可以实现软编码了!
讲解了多态的概念之后,我们来看看多态的实现(C++的实现):
多态的实现是通过虚函数表(VTable),每个类如果有虚函数,那它就有一个虚函数表,所有的对象都共享这一个VTable。这个概念也叫做动态联编,还有静态联编,这些概念都是通过在程序执行的时候表现出来的性质来定的,我们下面会看看它的“动”和“静”究竟体现在哪里。
先看一段代码:
class C0
...{
public:
void Test()
...{
cout < < "call C0 Test()。 " < < endl;
}
};
这个类没有虚函数,调用的时候就是静态调用。调用的代码如下:
// 静态编译(早绑定 early binding)
C0 *pO0;
C0 obj0;
pO0 = &obj0;
pO0-> Test();
它的反汇编代码如下:
// 直接调用函数(已经知道地址)
00401432 mov ecx,dword ptr [ebp-0Ch]
00401435 call @ILT+160(C0::Test) (004010a5)
下面看看带虚函数的类:
class C1
...{
public:
virtual void Test()
...{
cout < < "call C1 Test() " < < endl;
}
};
class C11 : public C1
...{
public:
void Test()
...{
cout < < "call C11 Test() " < < endl;
}
};
它的调用:
C11 obj11;
C1 *pObj1;
pObj1 = &obj11;
// 这里生成的汇编代码
// 0040144A lea edx,[ebp-14h] // 寻址找到pObj1
// 0040144D mov dword ptr [ebp-1Ch],edx
pObj1-> Test();
// 这里生成的汇编代码
// 00401450 mov eax,dword ptr [ebp-1Ch] // 取得虚表地址
// 00401453 mov edx,dword ptr [eax]
// 00401455 mov esi,esp
// 00401457 mov ecx,dword ptr [ebp-1Ch] // 根据虚表的位置来取得Test()函数
// 0040145A call dword ptr [edx] // 调用Test()函数
根据上述的汇编代码,我们可以知道,在多态调用函数的时候,程序执行以下步骤:
1、寻址找到pObj1
2、由于C11重载了Test虚函数,所以*pObj1指向的就是C11的VTable的地址
3、调用pObj1-> Test()时,程序通过Vptr(虚表的指针,对象的首地址),找到VTable,再根据偏移调用Test函数。
由于上述的多态调用过程是一个动态的过程(在运行时去“找”函数来调用),而不是编译完就直接把函数地址摆在那里了,所以被称作“动态联编”。
上面把多态的“动”和“静”的特点结合代码说了一遍,希望能说清楚了。
下面再验证一个类的虚表的问题,如果你对虚表已经很熟悉了,就不用再往下看了。
在很多书上都已经说明了C++的对象模型,这里只是做个验证。看看这段代码:
class C1
...{
public:
virtual void Test()
...{
cout < < "call C1 Test() " < < endl;
}
};
class C11 : public C1
...{
public:
void Test()
...{
cout < < "call C11 Test() " < < endl;
}
};
class C12 : public C1
...{
public:
void Test()
...{
cout < < "call C12 Test() " < < endl;
}
};
我们可以知道 Test() 是虚函数,从C1派生的类必定有自己的虚表。而且根据别的资料,虚表指针是放在对象的首地址的,我们下面就来验证一下:
// 验证首地址
C11 obj110;
C11 obj111;
printf( "obj110 的地址:%x ", &obj110);
printf( "obj111 的地址:%x ", &obj111);
printf( "obj110 虚表的地址:%x ", *(&obj110));
printf( "obj111 虚表的地址:%x ", *(&obj111));
结果是:
obj110 的地址:12ff7c
obj111 的地址:12ff78
obj110 虚表的地址:432098
obj111 虚表的地址:432098
由上面的结果我们可以验证:
1、一个类一个VTABLE,而不是一个对象一个VTABLE。
2、对象的首地址的内容就是VTABLE的地址。
总结一下:
C++的多态性包括其概念和实现,本文从编译器生成的代码来讨论C++多态特性,特别说明了为什么多态特性被称为“动态联编”,它和“静态联编”有什么不同,它们的“动”与“静”体现在哪里。另外还对对象的虚表做了些验证。好了,希望本文能对你认识C++的多态性有一定的帮助!
转http://develop.csai.cn/c/200608091123521879.htm
[解决办法]
mark
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mark
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在C++中更应该用模板来代替这些!
[解决办法]
mark
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楼主应该没说完.
虚是动多态.根据实际情况来执行.
模板或是重载是静多态..运行时已经确定.
呵呵..我觉得这样才应该叫多态性的动与静
[解决办法]
其實主要是看 "抽象的行為 " 和 "實例的具體行為 "的綁定時間.
一個是編譯期, 一個是運行時( 生成類實例 時)
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支持原创
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恩
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呀 和我昨天发得一个贴子一摸一样 我的是11点多AM发的 你的那 1点多PM。。。。。汗
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我觉得动态联边 静态联编 区别在于具体对象的虚拟表 当类事例化后 自动生成这个表 在编译时根据条用对象的不同调用不同的虚拟表函数 ;
患有一种说法 动态调用和静态调用 他们在程序执行时调用 或是已经在程序中调用
[解决办法]
2、对象的首地址的内容就是VTABLE的地址。
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-_-!
这个以偏概全鸟!
1. 不同编译器的实现非常的不同。你说的是当年c front的 "后遗症 "而已。
2. 不适用于莫有虚函数的对象
3. 不适用于多继承
BTW,虚函数也可以被“静态联编”。
最后,还是支持一下原创。
FT
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Anything one man can imagine, other men can make real.
[解决办法]
写的不错,拿汇编来证明,厉害