內(nèi)聯(lián)函數(shù)和虛函數(shù)

1、內(nèi)聯(lián)函數(shù)：定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)從源代碼層看，有函數(shù)的結(jié)構(gòu)，而在編譯后，卻不具備函數(shù)的性質(zhì)。編譯時，類似宏替換，使用函數(shù)體替換調(diào)用處的函數(shù)名。一般在代碼中用inline修飾，但是否能形成內(nèi)聯(lián)函數(shù)，需要看編譯器對該函數(shù)定義的具體處理。 實現(xiàn)有兩種實現(xiàn)方式： 1.在類聲明的內(nèi)部聲明，而在類聲明外部定義叫做顯式內(nèi)聯(lián)函數(shù)，如： class display int t; public: void output(void);display object; inline void display:output(void) cout << "i is " << i <&

2、lt;"n" 2.在類聲明的內(nèi)部定義，叫做隱式內(nèi)聯(lián)函數(shù)，如： class display int t; public: inline void output(void) cout<<"i is "<< i << "n" 實際應(yīng)用引入內(nèi)聯(lián)函數(shù)的目的是為了解決程序中函數(shù)調(diào)用的效率問題。 函數(shù)是一種更高級的抽象。它的引入使得編程者只關(guān)心函數(shù)的功能和使用方法，而不必關(guān)心函數(shù)功能的具體實現(xiàn)；函數(shù)的引入可以減少程序的目標(biāo)代碼，實現(xiàn)程序代碼和數(shù)據(jù)的共享。但是，函數(shù)調(diào)用也會帶來降低效率的問題，因為調(diào)用函數(shù)實際上將程

3、序執(zhí)行順序轉(zhuǎn)移到函數(shù)所存放在內(nèi)存中某個地址，將函數(shù)的程序內(nèi)容執(zhí)行完后，再返回到轉(zhuǎn)去執(zhí)行該函數(shù)前的地方。這種轉(zhuǎn)移操作要求在轉(zhuǎn)去前要保護現(xiàn)場并記憶執(zhí)行的地址，轉(zhuǎn)回后先要恢復(fù)現(xiàn)場，并按原來保存地址繼續(xù)執(zhí)行。因此，函數(shù)調(diào)用要有一定的時間和空間方面的開銷，于是將影響其效率。特別是對于一些函數(shù)體代碼不是很大，但又頻繁地被調(diào)用的函數(shù)來講，解決其效率問題更為重要。引入內(nèi)聯(lián)函數(shù)實際上就是為了解決這一問題。 在程序編譯時，編譯器將程序中出現(xiàn)的內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用表達式用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的函數(shù)體來進行替換。顯然，這種做法不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)去轉(zhuǎn)回的問題，但是由于在編譯時函數(shù)體中的代碼被替代到程序中，因此會增加目標(biāo)程序代碼量，進而增加空間開

4、銷，而在時間開銷上不象函數(shù)調(diào)用時那么大，可見它是以目標(biāo)代碼的增加為代價來換取時間的節(jié)省。 在程序中，調(diào)用其函數(shù)時，該函數(shù)在編譯時被替代，而不是像一般函數(shù)那樣是在運行時被調(diào)用。 注意事項使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)應(yīng)注意的事項 內(nèi)聯(lián)函數(shù)具有一般函數(shù)的特性，它與一般函數(shù)所不同之處只在于函數(shù)調(diào)用的處理。一般函數(shù)進行調(diào)用時，要將程序執(zhí)行權(quán)轉(zhuǎn)到被調(diào)用函數(shù)中，然后再返回到調(diào)用它的函數(shù)中；而內(nèi)聯(lián)函數(shù)在調(diào)用時，是將調(diào)用表達式用內(nèi)聯(lián)函數(shù)體來替換。在使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)時，應(yīng)注意如下幾點： 1.在內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)不允許用循環(huán)語句和開關(guān)語句。 如果內(nèi)聯(lián)函數(shù)有這些語句，則編譯將該函數(shù)視同普通函數(shù)那樣產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用代碼,遞歸函數(shù)(自己調(diào)用自己的函數(shù))

5、是不能被用來做內(nèi)聯(lián)函數(shù)的。內(nèi)聯(lián)函數(shù)只適合于只有15行的小函數(shù)。對一個含有許多語句的大函數(shù)，函數(shù)調(diào)用和返回的開銷相對來說微不足道，所以也沒有必要用內(nèi)聯(lián)函數(shù)實現(xiàn)。 2.內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義必須出現(xiàn)在內(nèi)聯(lián)函數(shù)第一次被調(diào)用之前。 3.本欄目講到的類結(jié)構(gòu)中所有在類說明內(nèi)部定義的函數(shù)是內(nèi)聯(lián)函數(shù)。 虛函數(shù)：定義虛函數(shù)必須是基類的非靜態(tài)成員函數(shù)，其訪問權(quán)限可以是protected或public，在基類的類定義中定義虛函數(shù)的一般形式： virtual 函數(shù)返回值類型 虛函數(shù)名（形參表） 函數(shù)體 作用虛函數(shù)的作用是實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)編，也就是在程序的運行階段動態(tài)地選擇合適的成員函數(shù)，在定義了虛函數(shù)后，可以在基類的派生類中對虛函

6、數(shù)重新定義，在派生類中重新定義的函數(shù)應(yīng)與虛函數(shù)具有相同的形參個數(shù)和形參類型。以實現(xiàn)統(tǒng)一的接口，不同定義過程。如果在派生類中沒有對虛函數(shù)重新定義，則它繼承其基類的虛函數(shù)。 當(dāng)程序發(fā)現(xiàn)虛函數(shù)名前的關(guān)鍵字virtual后，會自動將其作為動態(tài)聯(lián)編處理，即在程序運行時動態(tài)地選擇合適的成員函數(shù)。 動態(tài)聯(lián)編規(guī)定，只能通過指向基類的指針或基類對象的引用來調(diào)用虛函數(shù)，其格式： 指向基類的指針變量名->虛函數(shù)名（實參表） 或 基類對象的引用名. 虛函數(shù)名（實參表） 虛函數(shù)是C+多態(tài)的一種表現(xiàn) 例如：子類繼承了父類的一個函數(shù)（方法），而我們把父類的指針指向子類，則必須把父類的該函數(shù)（方法）設(shè)為virtual（

7、虛函數(shù))。 使用虛函數(shù)，我們可以靈活的進行動態(tài)綁定，當(dāng)然是以一定的開銷為代價。 如果父類的函數(shù)（方法）根本沒有必要或者無法實現(xiàn)，完全要依賴子類去實現(xiàn)的話，可以把此函數(shù)（方法）設(shè)為virtual 函數(shù)名=0 我們把這樣的函數(shù)（方法）稱為純虛函數(shù)。 如果一個類包含了純虛函數(shù)，稱此類為抽象類 。 示例虛函數(shù)的實例#include<iostream.h> class Cshape public: void SetColor( int color) m_nColor=color; void virtual Display( void) cout<<"Cshape&quo

8、t;<<endl; private: int m_nColor; ; class Crectangle: public Cshape public: void virtual Display( void) cout<<"Crectangle"<<endl; ; class Ctriangle: public Cshape void virtual Display( void) cout<<"Ctriangle"<<endl; ; class Cellipse :public Cshape pub

9、lic: void virtual Display(void) cout<<"Cellipse"<<endl; ; void main() Cshape obShape; Cellipse obEllipse; Ctriangle obTriangle; Crectangle obRectangle; Cshape * pShape4= &obShape, &obEllipse,&obTriangle, & obRectangle ; for( int I= 0; I< 4; I+) pShapeI->Di

10、splay( ); 本程序運行結(jié)果： Cshape Cellipse Ctriangle Crectangle 條件所以，從以上程序分析，實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)編需要三個條件： 1、 必須把動態(tài)聯(lián)編的行為定義為類的虛函數(shù)。 2、 類之間存在子類型關(guān)系，一般表現(xiàn)為一個類從另一個類公有派生而來。 3、 必須先使用基類指針指向子類型的對象，然后直接或者間接使用基類指針調(diào)用虛函數(shù)。 其他信息定義虛函數(shù)的限制： （1）非類的成員函數(shù)不能定義為虛函數(shù)，類的成員函數(shù)中靜態(tài)成員函數(shù)和構(gòu)造函數(shù)也不能定義為虛函數(shù)，但可以將析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)。實際上，優(yōu)秀的程序員常常把基類的析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)。因為，將基類的析構(gòu)函數(shù)定義為

11、虛函數(shù)后，當(dāng)利用delete刪除一個指向派生類定義的對象指針時，系統(tǒng)會調(diào)用相應(yīng)的類的析構(gòu)函數(shù)。而不將析構(gòu)函數(shù)定義為虛函數(shù)時，只調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。 （2）只需要在聲明函數(shù)的類體中使用關(guān)鍵字“virtual”將函數(shù)聲明為虛函數(shù)，而定義函數(shù)時不需要使用關(guān)鍵字“virtual”。 （3）當(dāng)將基類中的某一成員函數(shù)聲明為虛函數(shù)后，派生類中的同名函數(shù)自動成為虛函數(shù)。 （4）如果聲明了某個成員函數(shù)為虛函數(shù)，則在該類中不能出現(xiàn)和這個成員函數(shù)同名并且返回值、參數(shù)個數(shù)、類型都相同的非虛函數(shù)。在以該類為基類的派生類中，也不能出現(xiàn)這種同名函數(shù)。      虛函數(shù)聯(lián)系到多態(tài)，多態(tài)

12、聯(lián)系到繼承。所以本文中都是在繼承層次上做文章。沒了繼承，什么都沒得談。 c+的虛函數(shù)下面是對C+的虛函數(shù)這玩意兒的理解。 一， 什么是虛函數(shù)（如果不知道虛函數(shù)為何物，但又急切的想知道，那你就應(yīng)該從這里開始） 簡單地說，那些被virtual關(guān)鍵字修飾的成員函數(shù)，就是虛函數(shù)。虛函數(shù)的作用，用專業(yè)術(shù)語來解釋就是實現(xiàn)多態(tài)性（Polymorphism），多態(tài)性是將接口與實現(xiàn)進行分離；用形象的語言來解釋就是實現(xiàn)以共同的方法，但因個體差異而采用不同的策略。下面來看一段簡單的代碼 class A public: void print() cout<<”This is A”<<endl;

13、 ; class B:public A public: void print() cout<<”This is B”<<endl; ; int main() /為了在以后便于區(qū)分，我這段main()代碼叫做main1 A a; B b; a.print(); b.print(); 通過class A和class B的print()這個接口，可以看出這兩個class因個體的差異而采用了不同的策略，輸出的結(jié)果也是我們預(yù)料中的，分別是This is A和This is B。但這是否真正做到了多態(tài)性呢？No，多態(tài)還有個關(guān)鍵之處就是一切用指向基類的指針或引用來操作對象。那現(xiàn)在就把

14、main()處的代碼改一改。 int main() /main2 A a; B b; A* p1=&a; A* p2=&b; p1->print(); p2->print(); 運行一下看看結(jié)果，喲呵，驀然回首，結(jié)果卻是兩個This is A。問題來了，p2明明指向的是class B的對象但卻是調(diào)用的class A的print()函數(shù)，這不是我們所期望的結(jié)果，那么解決這個問題就需要用到虛函數(shù) class A public: virtual void print() cout<<”This is A”<<endl; /現(xiàn)在成了虛函數(shù)了 ; cl

15、ass B:public A public: void print() cout<<”This is B”<<endl; /這里需要在前面加上關(guān)鍵字virtual嗎？ ; 毫無疑問，class A的成員函數(shù)print()已經(jīng)成了虛函數(shù)，那么class B的print()成了虛函數(shù)了嗎？回答是Yes，我們只需在把基類的成員函數(shù)設(shè)為virtual，其派生類的相應(yīng)的函數(shù)也會自動變?yōu)樘摵瘮?shù)。所以，class B的print()也成了虛函數(shù)。那么對于在派生類的相應(yīng)函數(shù)前是否需要用virtual關(guān)鍵字修飾，那就是你自己的問題了。 現(xiàn)在重新運行main2的代碼，這樣輸出的結(jié)果就是Th

16、is is A和This is B了。 現(xiàn)在來消化一下，我作個簡單的總結(jié)，指向基類的指針在操作它的多態(tài)類對象時，會根據(jù)不同的類對象，調(diào)用其相應(yīng)的函數(shù)，這個函數(shù)就是虛函數(shù)。 二， 虛函數(shù)是如何做到的（如果你沒有看過Inside The C+ Object Model這本書，但又急切想知道，那你就應(yīng)該從這里開始） 虛函數(shù)是如何做到因?qū)ο蟮牟煌{(diào)用其相應(yīng)的函數(shù)的呢？現(xiàn)在我們就來剖析虛函數(shù)。我們先定義兩個類 class A /虛函數(shù)示例代碼 public: virtual void fun()cout<<1<<endl; virtual void fun2()cout<

17、<2<<endl; ; class B:public A public: void fun()cout<<3<<endl; void fun2()cout<<4<<endl; ; 由于這兩個類中有虛函數(shù)存在，所以編譯器就會為他們兩個分別插入一段你不知道的數(shù)據(jù)，并為他們分別創(chuàng)建一個表。那段數(shù)據(jù)叫做vptr指針，指向那個表。那個表叫做vtbl，每個類都有自己的vtbl，vtbl的作用就是保存自己類中虛函數(shù)的地址，我們可以把vtbl形象地看成一個數(shù)組，這個數(shù)組的每個元素存放的就是虛函數(shù)的地址，請看圖    

18、0; 通過左圖，可以看到這兩個vtbl分別為class A和class B服務(wù)?，F(xiàn)在有了這個模型之后，我們來分析下面的代碼 A *p=new A; p->fun(); 毫無疑問，調(diào)用了A:fun()，但是A:fun()是如何被調(diào)用的呢？它像普通函數(shù)那樣直接跳轉(zhuǎn)到函數(shù)的代碼處嗎？No，其實是這樣的，首先是取出vptr的值，這個值就是vtbl的地址，再根據(jù)這個值來到vtbl這里，由于調(diào)用的函數(shù)A:fun()是第一個虛函數(shù)，所以取出vtbl第一個slot里的值，這個值就是A:fun()的地址了，最后調(diào)用這個函數(shù)?，F(xiàn)在我們可以看出來了，只要vptr不同，指向的vtbl就不同，而不同的v

19、tbl里裝著對應(yīng)類的虛函數(shù)地址，所以這樣虛函數(shù)就可以完成它的任務(wù)。 而對于class A和class B來說，他們的vptr指針存放在何處呢？其實這個指針就放在他們各自的實例對象里。由于class A和class B都沒有數(shù)據(jù)成員，所以他們的實例對象里就只有一個vptr指針。通過上面的分析，現(xiàn)在我們來實作一段代碼，來描述這個帶有虛函數(shù)的類的簡單模型。 #include<iostream> using namespace std; /將上面“虛函數(shù)示例代碼”添加在這里 int main() void (*fun)(A*); A *p=new B; long lVptrAddr; me

20、mcpy(&lVptrAddr,p,4); memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr),4); fun(p); delete p; system("pause"); 用VC或Dev-C+編譯運行一下，看看結(jié)果是不是輸出3，如果不是，那么太陽明天肯定是從西邊出來?，F(xiàn)在一步一步開始分析 void (*fun)(A*); 這段定義了一個函數(shù)指針名字叫做fun，而且有一個A*類型的參數(shù)，這個函數(shù)指針待會兒用來保存從vtbl里取出的函數(shù)地址 A* p=new B; new B是向內(nèi)存(內(nèi)存分5個區(qū):全局名字

21、空間,自由存儲區(qū),寄存器,代碼空間,棧)自由存儲區(qū)申請一個內(nèi)存單元的地址然后隱式地保存在一個指針中.然后把這個地址附值給A類型的指針P. . long lVptrAddr; 這個long類型的變量待會兒用來保存vptr的值 memcpy(&lVptrAddr,p,4); 前面說了，他們的實例對象里只有vptr指針，所以我們就放心大膽地把p所指的4bytes內(nèi)存里的東西復(fù)制到lVptrAddr中，所以復(fù)制出來的4bytes內(nèi)容就是vptr的值，即vtbl的地址 現(xiàn)在有了vtbl的地址了，那么我們現(xiàn)在就取出vtbl第一個slot里的內(nèi)容 memcpy(&fun,reinterpre

22、t_cast<long*>(lVptrAddr),4); 取出vtbl第一個slot里的內(nèi)容，并存放在函數(shù)指針fun里。需要注意的是lVptrAddr里面是vtbl的地址，但lVptrAddr不是指針，所以我們要把它先轉(zhuǎn)變成指針類型 fun(p); 這里就調(diào)用了剛才取出的函數(shù)地址里的函數(shù)，也就是調(diào)用了B:fun()這個函數(shù)，也許你發(fā)現(xiàn)了為什么會有參數(shù)p,其實類成員函數(shù)調(diào)用時，會有個this指針，這個p就是那個this指針，只是在一般的調(diào)用中編譯器自動幫你處理了而已，而在這里則需要自己處理。 delete p; 釋放由p指向的自由空間; system("pause"

23、;); 屏幕暫停; 如果調(diào)用B:fun2()怎么辦？那就取出vtbl的第二個slot里的值就行了 memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr+4),4); 為什么是加4呢？因為一個指針的長度是4bytes，所以加4?；蛘適emcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr)+1,4); 這更符合數(shù)組的用法，因為lVptrAddr被轉(zhuǎn)成了long*型別，所以+1就是往后移sizeof(long)的長度 三， 以一段代碼開始#include<iostream>

24、using namespace std; class A /虛函數(shù)示例代碼2 public: virtual void fun() cout<<"A:fun"<<endl; virtual void fun2()cout<<"A:fun2"<<endl; ; class B:public A public: void fun() cout<<"B:fun"<<endl; void fun2() cout<<"B:fun2"<&

25、lt;endl; ; /end/虛函數(shù)示例代碼2 int main() void (A:*fun)(); /定義一個函數(shù)指針 A *p=new B; fun=&A:fun; (p->*fun)(); fun = &A:fun2; (p->*fun)(); delete p; system("pause"); 你能估算出輸出結(jié)果嗎？如果你估算出的結(jié)果是A:fun和A:fun2，呵呵，恭喜恭喜，你中圈套了。其實真正的結(jié)果是B:fun和B:fun2，如果你想不通就接著往下看。給個提示，&A:fun和&A:fun2是真正獲得了虛函數(shù)的地址嗎？ 首先我們回到第二部分，通過段實作代碼，得到一個“通用”的獲得虛函數(shù)地址的方法 #include<iostream> using namespace std; /將上面“虛函數(shù)