我眼中的虚函数

我眼中的虚函数

同事问我有关虚函数的问题，我张了张嘴，不自觉的冒出 继承，多态，后绑定， 这些词，脑子里反复的问自己是这样吗，这些名称能解释清楚什么是虚函

数吗。这不是一个简单的问题，显然短短几个专业术语是解释不清楚的。问了问google，看了好多篇关于虚函数的帖子，都不是我眼中的虚函数解释，不是说他们说得不对，而是觉得如果向一个不怎么了解虚函数的人解释，总觉少了些什么，特别是向 c 程序员解释，我觉得会让他越发的糊涂，到最后只能找个比较全的例子，照着代码敲上一遍，知道虚函数怎么实现，怎么访问。但是我想说的是什么是虚函数，至少我没看到让我觉得满意的解释。

1.1 函数签名
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在C++中调用C的函数需要用extern "C" 来修饰函数名，这样保证C++编译器在连接的时候能正确的找到对应的C函数。为什么？C与C++编译器在编译函数签名的办法上有些不同,比如函数: void func(){…}，我们叫这个函数就叫func，但是C 编译器不这样叫，他有自己的一套比如叫_func(下划线函数名),而C++也有自己的一套比如叫?func@4。可以这样理解:一个苹果，程序员叫它苹果，C就叫树上的苹果，C++叫2两重的苹果，extern 的作用就是让C++使用C的叫法，为什么要这样做呢，因为函数func 已经被C用C的叫法编译过了，名字
已经被改成C叫法写进编译文件里了，也就是说在编译后的文件里已经没有一个叫func名称的函数了。基于以上解释，可以理解为什么C 没有函数重载，因为苹果目前只有树上才长，而C++可以叫3两重 4 两重…的苹果，虽然我们都叫苹果，但是C只有一个叫法，而C++有很多中叫法所以它有函数重载，具体点的解释就是函数func(int)，func(float) 在c里面只有_func一种叫法，如果超出一个就会重名了。而c++可以这样来区别?func@int, ?func@float,所以他可以重载，其实所有的函数都是唯一的，只是我们只看函数的名字，而忽略了函数的参数而已，完整的函数命名包含了所有的这些信息。

1.2 多态是什么
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书上的解释很清楚了，简单点来说就是调用同一个函数，随着调用对象的不同，而导致最终调用的函数不同。复杂点来说，我相信进化论，我们的手是最完美的进化产物，如果用继承的观点来解释就是，我们的手可以有鱼鳍的功能划水，可以有猴子手的功能攀爬，可以有人手的功能扒饭，根据调用的对象不同而使用不同的功能。继承树是这样，鱼>猴子>人，到我们人这层，手的功能继承了前两个的函数，划水和攀爬，进化出新的功能扒饭。如果用代码解释可以参考下面
class Fish{

virtual void hand(Water w){…}

};

class Monkey:public Fish{

virtual void hand(Water w){…}

void hand(Tree t){…}

};

class Human:public Monkey{

void hand(Rice r){…}

};

鱼和猴子划水的姿势显然是不同的，所以划水的"手"需要被重新定义，我用virtual 来修饰鱼的hand，然后在猴子类中再重新定义让它有自己的一套。而人和猴子的划水姿势估计差不多，所以在不需要重新实现。想象一下，同样是函数"hand"他会根据调用的东西不同(水，树，米饭)而使用不同的实现是不是很神奇，但是具体神奇在那里呢或者说编译器是怎么做到的，来我接着说。

1.3 为什么会有接口这个东西
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可以这样理解接口，它是通往外面的通道，手段，方法…具体点来说就像银行的柜员，不管你是存款，贷款，取现等等直接找他就搞定多方便。其实函数就是接口，你可能听过什么接口类，不过就是一个专门提供接口函数的类。你可能注意到银行会有很多个柜员，但是怎么快速的找到自己想要的柜员呢？这里有个小瑕疵不过可以忽略，我们可以假设一下，假设每个柜员只负责办理一种业务你怎么能快速找到你想要的柜员。这个时候柜员机出现了，想想你去银行是不是需要那身份证去挂个号，什么个人业务，综合业务，企业业等等，出来一张字条，是不是告诉你需要在哪个窗口等待，柜员机出来之前，好像可以问问大堂经理，或者保安对吧。我觉得柜员机才是银行真正的对外接口，柜员是各个业务的子接口，接着再抽象一下银行是个类，柜员机是个对外接口(函数)而柜员就是虚函数，为什么是虚函数，而不是正常函数，或者是重载函数。解释一下，其实银行这个类也是可以继承的，比如现在有什么类似私人银行，基金银行，或者其他什么银行，里面的柜员所负责的业务肯定又些许不同，而在调用者(客户)又不能看出他们有啥不一样，
正常函数不能覆盖(覆盖了，继承过来的业务会有影响),只能重载(会让人看出不同)所以虚函数是最佳叫法。好了，所需要的元素都出現了，银行类，柜员机(接口)，柜员(虚函数),具体过程就是，不管客户是什么人，到银行，找到柜员机，告诉办理什么业务，然后柜员机告诉具体柜员，最后到指定的柜员(虚函数)前办理业务。如果用代码表示可以这样

class Bank{

public: int guiyuanji(){返回柜员号};

virtual void guiyuan1(){};

virtual void guiyuan2(){};

virtual void guiyuan3(){};

};

试想把柜员机想象成一张表，里面放着业务和对应的柜员编号，你是编译器，然后有客户来办理业务，你会怎么处理回到上面一节，编译器是怎么实现的。虚函数会被放经一张表，然后会有一个柜员机(虚标指针)指向这个表，当客户端代码调用业务的时候，编译器会根据业务给客户一个编号代具体的表虚函数
vptr={存款:guiyuan1,取钱:guiyuan2,贷款:guiyuan3};

如这个代码

pBank->guiyuanji(存款，数量);

编译器会这样来处理，

pBank->vptr[存款](数量);

现在来解决多态，既然是多态，肯定涉及到继承，想象一下有个私人银行，他既办理普通一样的业务，比如天热吹个空调，天冷吹个空调，脚痛歇个脚之类，还负责办理私人的存款业务就是很特殊的那种(具体我也不清楚)反正跟普通银行不一样就对了。看代码

class PrivateBank:public Bank{

　　virtual void guiyuan1(){私人存款业务}

};

柜员机(虚表) vptr={存款:guiyuan1,取钱:guiyuan2,贷款:guiyuan3};

怎么跟上面一样 , 呃..对不起上面有些问题，这时需要将上一节的东西考虑进来，每个函数都是独一无二的，所以这个表要根据C++命名规则来，

vptr={存款:PrivateBank_guiyuan1,取钱:Bank_guiyuan2,贷款:Bank_guiyuan3};

上面估计就是vptr={存款:Bank_guiyuan1,取钱:Bank_guiyuan2,贷款:Bank_guiyuan3};

看出来了没，改了哪个函数，这张表就改变哪个这样编译器的处理就跟上面一样了你可能会问，多态在哪里呢？稍稍思考1秒，想象一下，你们家大少爷打算把一笔钱存进私人银行，然后给你一个银行地址让你这个佣人去存，你可能知道有哪些银行，也可能知道有哪些存款业务，可在你家少爷给你一个地址告诉你去存钱的时候，你是不知道这个是什么银行，什么业务的。只有到了银行，人家才会给你说这是xx业务。这就是所谓的后绑定，后在哪里? 我觉得把，你要是常常去银行肯定知道先拿号 在排队，然后再填表办业务。但此时的你知道又能怎么样，还不是要到了银行才知道自己在办理什么业务，这就是后。总结一下，虚函数就是可以重写的函数，不是重载哦，重写就是实现一个新的函数然后替换掉对应的虚表位置，编译器通过虚表指针查询到正真的函数执行调用，后绑定就是在真正函数调用的时候才会调用虚表中的函数，后还可以这样理解，一般的函数调用是编译器知道函数的地址，而虚函数调用的时候有个查表的操作，查完表才能调用，这不就后了嘛

 

参考

c++对象模型

https://www.cnblogs.com/raichen/p/5744300.html

原文链接:https://www.cnblogs.com/flowingair/p/11250645.html
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