C++中幾個值得分析的小問題（1）

QingLiXueShi發表於2015-04-27
C++

下面3個小問題都是我認為C++ Beginner應該能夠解答或辨別清楚的。希望我們能通過題目挖掘更多的資訊，而不僅僅侷限在解題。我最喜歡說的話：能力有限，所以作為拋磚引玉，希望共同討論，指出錯誤。

另外，我都是碰到一個覺得有必要記錄的問題，就寫下來說說，所以每一篇內容可能不是單一主題。

1、先來看一道簡單題目。有下面這個繼承類：

class Person
{
public:
    void Walk()                //普通人的“走”
    {
        cout << "Person::Walk I am an Ordinary People." << endl;
    };        
};

class Student : public Person
{
public:
    void Walk()                //學生的“走”
    {
        cout << "Student::Walk I am a student." << endl;
    };        
};

你沒看錯Walk()是非虛擬函式。請解釋下面程式碼：

Student s;
Person* pp = &s;
pp->Walk();

Student* ps= &s;
ps->Walk();

結果是這樣的：

分析：Walk()是非虛擬函式，被靜態繫結所限制，所以pp、ps是什麼型別就決定了呼叫的版本。這裡，我還要說明的一點是：明白介面繼承和實現繼承。宣告一個non-virtual函式的目的是為了令derived class繼承函式的介面及一份強制性實現。所以，絕不要重新定義繼承而來的non-virtual函式。

 2、下面這個問題實質上也是靜態繫結與動態繫結的問題，但看起來不那麼明顯。

class Shape
{
public:
    enum ShapeColor{Red, Green, Blue};                //形狀顏色

    virtual void Draw(ShapeColor color = Red) const = 0;
};

class Circle : public Shape
{
public:
    virtual void Draw(ShapeColor color) const
    {
        cout << "I am Circle::Draw. ";
        cout << "My color = " << color << endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape
{
public:
    virtual void Draw(ShapeColor color = Green) const            //預設的引數值被更改了
    {
        cout << "I am Rectangle::Draw. ";
        cout << "My color = " << color << endl;
    }
};

我主要想說兩個問題。

（1）當你下面這樣呼叫時，請解釋會發生什麼情況。

Circle cr;            //(1) 編譯不通過
cr.Draw();            

Shape *ps = &cr;    //(2)
ps->Draw();

沒錯，(1)通過物件呼叫而不指定引數是錯誤的，而(2)的結果是這樣的：color = 0代表Red這你應該是知道的。

分析：通過物件呼叫是靜態繫結，一定要指定引數值，因為靜態繫結這個函式不從base class繼承預設引數值。動態繫結卻可以從base class繼承引數值。注意，這裡我就不強調動態繫結和靜態繫結的概念了，但下面這個一定是靜態繫結：

Circle cr;
Circle *ps = &cr;    //這還是靜態繫結，靜態型別Circle *，編譯不通過
ps->Draw();

（2）第二個我想說的問題，請解釋下面的呼叫結果。

Shape* ps1 = new Rectangle;
ps1->Draw();

Shape* ps2 = new Circle;
ps2->Draw();

是這樣令人可喜的結果：

你是說，你在Rectangle中已經將Draw的預設值改為1（Green）了，怎麼沒效果？

分析：Rectangle::Draw的預設引數值為GREEN，但ps2的靜態型別為Shape*，所以此呼叫的預設引數值來自Shape class。

如果你非要讓Rectangle::Draw的引數有所改變，可以這樣呼叫（提供引數）：

Shape* ps4 = new Rectangle;
ps4->Draw(Shape::Green);

Shape* ps5 = new Circle;
ps5->Draw(Shape::Green);

這個問題是想提醒你：virtual函式是動態繫結，預設引數值是靜態繫結。所以，不應該重新定義這個預設引數值。

3、多重繼承為什麼會含有多個虛表指標而不是一個？

這道題是我看一位同學面試經驗時，面試官提的，我試著回答一下，不知道在不在點子上，還請補充和指正。

答：多重繼承下，因為編譯器對一個derived class實現了n-1個虛表，n表示上一層base class的個數，當然假設每個base class都有至少有一個virtual函式，否則編譯器是不會為其新增vptr和vtbl了。所以說有多少個虛表，自然就有多少個指標指向，而不是一個。

這樣說我不知道合理不合理，可能面試官要問的點是“為什麼需要多個虛表？一個虛錶行不行？”

這個屬於編譯器廠商做的事情，標準並未規範。C++的父親就做出過這樣的一款編譯器原型，通過增大vtbl的體積，每個slot上不只有一個指標，還有一個offset，用來調整this指標的指向。

這樣做的弊端是：所有vtbl中的虛擬函式指標都包含這樣一個offset，並且假設不需要調整this指向，呼叫時還是要做offset的加法操作，儘管offset此時為0。另外，vtbl中每個slot體積的膨脹。這些都是效率問題。

實際上，用來調整this的指向用的比較多的是trunk技術，必須以彙編編寫才能獲得高效率。另外，sun編譯器就是把多個虛表連鎖為1個，每個表格中含有下一個表格的指標（通過offset方式），這樣就需要一個指標就好了。

理解能力有限，不知道問的是不是這麼一回事？

 

目錄：

C++中幾個值得分析的小問題（1）

C++中幾個值得分析的小問題（2）

相關文章