C++多态原理详解:Xinu Approach 2nd Ed. 中的虚函数表与面向对象编程应用
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更新于2024-08-08
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在《操作系统设计:xinu方法第二版》中,章节4.3深入探讨了多态原理,特别是在C++编程中的实现。核心概念包括:
1. **虚函数与虚函数表**:
- 当在类中声明虚函数时,C++编译器会自动为该类生成一个虚函数表(Virtual Function Table,VFT),这是一种内部数据结构,存储了所有声明为虚的成员函数的地址。
- 虚函数表由编译器自动生成并维护,确保运行时可以根据实际类型调用正确的函数,即使在父类和子类之间。
2. **VPTR(虚指针)**:
- 在存在虚函数的类中,每个对象都会有一个指向虚函数表的指针,称为VPTR。在C++中,通常VPTR被作为类对象的第一个成员来存储,这样可以在不区分具体对象类型的情况下调用虚函数。
3. **多态的实现原理**:
- C++中多态主要依赖于动态绑定(Dynamic Binding),即函数调用在运行时根据对象的实际类型确定。这允许通过基类指针或引用调用虚函数,C++编译器会在基类对象的VPTR上查找对应的虚函数地址。
4. **C++课程示例**:
- 书中提供了两个实例,一个是使用C++的结构化编程方法计算圆的周长和面积,另一个是面向对象编程的实现,通过`Circle`类管理圆的相关属性(如半径`radius`)和操作(如`Get_Girth()`和`Get_Area()`)。
- 面向对象的方法展示了如何定义类(如`Circle`),创建对象(如`A`和`B`),以及通过调用成员函数实现功能。通过`Set_Radius()`设置半径值,然后通过`Get_Radius()`、`Get_Girth()`和`Get_Area()`获取相应的计算结果。
通过这些概念,读者可以理解C++中的多态是如何提高代码灵活性和可扩展性的,同时学习如何有效地利用虚函数和VPTR在实际项目中编写可复用和可继承的代码。
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2021-02-09 上传
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SW_孙维
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