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  • C++多态虚函数动态绑定

    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

    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:

    程序类中类vehicle,motorcar,bicycle均属于同一个类组,而且是通过公有派生来的,因此满足赋值兼容规则。同时基类vehicle的函数成员Run和Stop声明为虚函数,程序中使用对象指针来访问函数成员,完成了动态绑定。

    为什么motorcycle单独设置了一个函数(使用指针)?

    此时如果还用上面的第一个fun函数对于vehicle则产生二义性(多继承),解决方法是使用虚基类(注意不是虚函数)或者重载,不使用动态绑定。

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