面嚮物件語言的核心！動態多型簡單講解

動態多型性

1）為什麼需要虛擬函式

為了說明虛擬函式的作用，我們先看一個程式例項。

【例1】沒有使用虛擬函式時的函式呼叫。

該程式的執行結果，我們已經標註在程式中。從前面的知識我們也可以很容易分析出它的執行結果。因為指標的型別決定了呼叫哪一個成員函式，所以，一個vehicle型別的指標呼叫vehicle的message（）成員函式，即使它指向派生類car的物件。同樣，一個car型別的指標也呼叫car的message（）成員函式。我們把這稱為早期聯編或靜態聯編，因為指標要呼叫哪一個函式是在編譯時就確定的。

那麼，當vehicle型別指標指向派生類car物件時，我們能不能透過該指標來呼叫派生類car的成員函式呢？在C++中，我們是可以做到的，這要用到C++的多型特性。

多型也稱為動態聯編或遲後聯編，因為到底呼叫哪一個函式，在編譯時不能確定，而要推遲到執行時確定。也就是說，要等到程式執行時，確定了指標所指向的物件的型別時，才能夠確定。

在C++中，動態聯編是透過虛擬函式來實現的。

我們知道，函式呼叫是透過相應的函式名來實現的。對於源程式進行編譯後，存放在記憶體中的可執行程式，函式實際上是一段機器程式碼，它是透過首地址進行標誌和呼叫的。例如，假定定義一個函式：

我們可以用下面的語句呼叫這個函式：

func（）；∥呼叫func函式

這是在源程式中呼叫函式的方法，它是用函式名操作的。

下面我們看看在可執行程式中函式呼叫是怎麼操作的，我們用匯編語言來說明，因為組合語言和機器語言（計算機可以直接執行的語言）是一一對應的。在可執行程式中，函式呼叫使用下面的方法：call［xxxxx］

其中，xxxxx代表存放函式程式碼記憶體空間的首地址。

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call是彙編語句中的一條指令，意思是呼叫一個函式。實際操作過程是：儲存當前地址、保護現場，跳轉到xxxxx地址執行。正是基於這個原因，在C/C++中的函式名實際上是一個指標，該指標指向該函式段程式碼在記憶體中的首地址。

如何將源程式中的函式呼叫和函式體（也就是該函式在記憶體中的機器程式碼）聯絡起來呢？這件工作是由編譯器和連線程式來完成的。

在C/C++語言中，函式呼叫在程式執行之前就已經和函式體（函式的首地址）聯絡起來了。編譯器把函式體翻譯成機器程式碼，並記錄了函式的首地址。在對函式呼叫的源程式段進行編譯的時候，編譯器知道這個函式名的首地址在哪裡（它可以從生成的標誌符表中查到這個函式名對應的首地址），然後將這個首地址替換成函式名，一併翻譯成機器碼。這種編譯方法稱為早期或靜態聯編。

那麼，當vehicle型別的指標指向派生類物件時，我們能不能透過該指標來呼叫派生類的成員函式呢？從這種編譯方法來看，是不可能的。因為編譯器只會根據vehicle指標的型別尋找所要的成員函式。

如何實現下面這個功能呢？就是“當用基類指標呼叫成員函式時，是呼叫基類的成員函式，還是呼叫派生類的成員函式，不由指標的型別決定，而由指標指向的物件的型別決定”。換句話說，如果基類指標指向基類物件，就呼叫基類的成員函式；如果基類指標指向派生類物件，就呼叫派生類的成員函式。這時就要用到另外一種方法，稱為動態聯編或遲後聯編。到底呼叫哪一個函式，在編譯時不能確定，而要推遲到執行時確定。在C++中，動態聯編是透過虛擬函式來實現的。下面我們先介紹虛擬函式，然後討論動態聯編實現的原理。

好了，本文到此結束。如果對程式設計、計算機、程式設計師方面感興趣的話，歡迎私信聯絡我，隨時交流！點個關注，是對我莫大的鼓勵！