C++虚函数表和虚析构介绍

时间：2022-04-21 14:07:39

1、虚函数表

虚函数表是C++实现多态的基础，多态是面向对象的三大特性之一，多态有利于提高代码的可读性，便于后期代码的扩展和维护。我们都知道多态的实现是基于虚函数表，那么虚函数表是什么时候创建的呢？虚函数表是怎么实现多态的功能的呢？

首先应该明确多态也称为动态多态，他是在程序运行时候确定函数地址的，也就是程序在运行时，如果类成员函数加了virtual关键字，就会建立一个虚函数指针（vfptr）指针指向一个虚函数表，这个虚函数表就保存了虚函数的地址，子类继承父类也自然继承了虚函数指针，当子类重写父类的虚函数时，虚函数指针所指向的虚函数表中的虚函数地址就会被覆盖，替换成子类的虚函数地址。也就是通过父类的虚函数指针找到了子类的虚函数地址，进而执行这个函数。

下面我们通过代码进行详细说明：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
  void func(){
      cout << "Base func" << endl;
  }
};

class Son: public Base{
  void func(){
      cout << "Son func" << endl;
  }
};

void test(Base& base) {
  base.func();
}
int main () {
  Son son;

  cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl;
  cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl;   
  test(son);
  system("pause");
  return 0;

}

代码运行结果为：

C++虚函数表和虚析构介绍

因为函数成员不占用类的大小，所以对Base类和Son类输出大小，都是一个字节，这一个字节是为了可以实例化类，通过引用基类引用派生类，调用func函数，函数调用了基类的func，那么如果我们加上virtual关键字后，就不是这种情况了。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
  virtual void func(){
      cout << "Base func" << endl;
  }
};

class Son: public Base{
  void func(){
      cout << "Son func" << endl;
  }
};


void test(Base& base) {
  base.func();
}
int main () {
  Son son;

  cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl;
  cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl;   
  test(son);
  system("pause");
  return 0;

}

代码运行结果为：

C++虚函数表和虚析构介绍

可以看到加了virtual关键字后，父类和子类的大小都变成了四字节，这是因为生成了虚函数指针，指针指向虚函数表，虚函数表存储了虚函数地址，继承了父类的子类重写了虚函数，虚函数表中的函数地址被替换，再次调用虚函数就是调用了子类的函数func。

 

2、虚析构

虚析构主要是为了解决子类中有属性开辟到堆区，父类指针调用函数时，无法调用到子类的析构代码，导致子类堆区内存无法释放。

首先我们看一下子类堆区内存开辟，通过父类指针来调用函数，捕捉他们的构造函数和析构函数看下运行结果：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
  Base(){
      cout << "Base 的构造函数调用" << endl;
  }

  ~Base(){
      cout << "Base 的析构函数调用" << endl;
  }
  virtual void func(){
      cout << "Base func" << endl;
  }
};

class Son: public Base{
public:
  Son(int val):m_val(new int (val)) {
      cout << "Son 的构造函数调用" << endl;
  }

  ~Son(){
      cout << "Son 的析构函数调用" << endl;
      if (m_val != NULL) {
          
          delete m_val;
          cout << "Son 析构函数的堆内存释放" << endl;
          m_val = NULL;
      }
  }
  void func(){
      cout << "Son func" << endl;
  }

  void funcTest(){
      cout << "funcTest 函数调用" << endl;
  }

  int* m_val = NULL;
};


void test() {
 
  Base *base = new Son(10);
  base->func();
  //base->funcTest(); //无法调用，因为虚函数表中不能找到这个函数的地址
  delete base;
  base = NULL;
}


int main () {
  test();    
  system("pause");
  return 0;

}

代码运行结果为：

C++虚函数表和虚析构介绍

可以明确，通过父类指针来调用函数的时候，无法调用Son类的析构函数，在Son类在堆区上申请的内存就无法释放，造成内存泄漏。Son类的析构函数不能调用的主要原因就是在虚函数表中找不到Son的析构函数地址，解决办法就是把Base类的写成虚析构函数或者纯虚析构函数，

下面给出Base类为纯虚析构函数的代码和运行结果：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
  Base(){
      cout << "Base 的构造函数调用" << endl;
  }
  virtual ~Base() = 0;

  virtual void func(){
      cout << "Base func" << endl;
  }
};
  Base :: ~Base(){
      cout << "Base 的析构函数调用" << endl;
  }

class Son: public Base{
public:
  Son(int val):m_val(new int (val)) {
      cout << "Son 的构造函数调用" << endl;
  }

  ~Son(){
      cout << "Son 的析构函数调用" << endl;
      if (m_val != NULL) {
          
          delete m_val;
          cout << "Son 析构函数的堆内存释放" << endl;
          m_val = NULL;
      }
  }
  void func(){
      cout << "Son func" << endl;
  }

  void funcTest(){
      cout << "funcTest 函数调用" << endl;
  }

  int* m_val = NULL;
};


void test() {
 
  Base *base = new Son(10);
  base->func();
  //base->funcTest(); //无法调用，因为虚函数表中不能找到这个函数的地址
  delete base;
  base = NULL;
}


int main () {
  test();    
  system("pause");
  return 0;

}

代码运行结果为：

C++虚函数表和虚析构介绍

可以看到只要把Base类的析构函数写成虚析构函数或纯虚析构函数，通过父类指针调用函数，子类的析构代码会被调用，子类堆区内存得到释放。

到此这篇关于C++虚函数表和虚析构介绍的文章就介绍到这了,更多相关C++虚函数表和虚析构内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

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