靜態(tài)聯(lián)編和動態(tài)聯(lián)編
當我們使用程序調(diào)用函數(shù)的時候，究竟應該執(zhí)行哪一個代碼塊呢?將源代碼中的函數(shù)調(diào)用解釋為執(zhí)行特定的函數(shù)代碼塊這個過程被稱為函數(shù)名聯(lián)編(binding)。
在C語言當中，這非常簡單，因為每個函數(shù)名都對應一個不同的函數(shù)。而在C++當中，由于支持了函數(shù)重載，使得這個任務變得更加復雜。編譯器必須要查看函數(shù)的參數(shù)以及函數(shù)名才能確定。好在函數(shù)的選擇以及參數(shù)在編譯的時候都是確定的，所以這部分聯(lián)編在編譯時就能完成，這種聯(lián)編被稱為靜態(tài)聯(lián)編。
在有了虛函數(shù)之后， 這個工作變得更加復雜。因為使用哪一個函數(shù)不能在編譯時確定了，因為編譯器不知道用戶將選擇哪個類型的對象。所以，編譯器必須能在程序運行的時候選擇正確的虛函數(shù)，這被稱為動態(tài)聯(lián)編。
指針和引用類型的兼容性
在C++當中，動態(tài)聯(lián)編與指針和引用調(diào)用方法相關，這是由繼承控制的。前文當中說過，公有繼承建立的is-a關系，使得我們可以用父類指針或引用指向子類的對象。而在C++當中，是不允許將一種類型的地址賦值給另外一種類型的指針的。
下面兩種操作都是非法的。
- double x = 2.5;
- int *pi = &x; // 非法
- long &r = x; // 非法
將派生類引用或指針轉換成基類的引用和指針稱為向上強制轉換(upcasting)，這種規(guī)則是is-a關系的一部分。因為派生類繼承了基類當中所有的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，因此基類成員能夠進行的操作都適用于子類成員，所以向上強制轉換是可傳遞的。
如果反過來呢?將父類對象傳遞給子類指針呢?這種操作被稱為向下強制轉換(downcasting)，在不使用強制轉換的前提下是不允許的。因為is-a關系通常是不可逆的，派生類當中往往新增了一些數(shù)據(jù)成員或方法，不能保證在父類對象上一樣還能兼容。
虛函數(shù)的工作原理
我們在使用虛函數(shù)的時候其實可以不需要知道當中的實現(xiàn)原理，但是了解了工作原理能夠幫助我們更好地理解理念。另外在C++相關的開發(fā)面試當中經(jīng)常會問起類似的實現(xiàn)細節(jié)。
通常，編譯器處理虛函數(shù)的方法是：給每一個對象添加一個隱藏成員，這個成員當中保存了一個指向函數(shù)地址數(shù)組的指針，這種數(shù)組稱為虛函數(shù)表。
這個虛函數(shù)表中存儲了當前這個類對象的聲明的虛函數(shù)的地址，我們來看一個例子：
- class Human {
- private:
- ...
- char name[40];
- public:
- virtual void show_name();
- virtual void show_all();
- ...
- };
- class Hero : public Human{
- private:
- ...
- char power[20];
- public:
- void show_all();
- virtual void show_power();
- ...
- };
對于Human類型的對象，它當中除了類中聲明的內(nèi)容之外，還會額外多一個指針，指向一個列表，比如是[1024,1222]。
這里的1024和1222分別是show_name和show_all兩個函數(shù)代碼塊的地址。
同樣Hero子類當中也會有這樣一個指針指向一個虛函數(shù)的列表，由于我們在Hero子類當中沒有重載show_name方法，所以Hero類型的對象中的列表中的第一個元素仍然是1024。由于我們重載了show_all方法，以及我們新增了一個show_power的虛函數(shù)，因此它的虛函數(shù)列表可能是[1024,2333,3777]。
簡單來說，當我們調(diào)用虛函數(shù)的時候， 編譯器會先通過每個對象中的虛函數(shù)列表指針拿到虛函數(shù)列表。然后在找到對應位置的虛函數(shù)代碼塊的地址，最后進行執(zhí)行。
顯然這個過程涉及到維護虛函數(shù)地址表，以及函數(shù)執(zhí)行時有額外的查表操作，既帶來了存儲空間的消耗，也帶來了性能的消耗。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/m2NVY9LBroCeEP-t844FxA
