Comment le pointeur virtuel est-il implémenté en C++ ?

Le mécanisme de pointeur virtuel en C++ est implémenté via une table virtuelle, qui contient des pointeurs de fonction pointant vers les fonctions membres d'une classe. Lorsqu'un pointeur de classe de base pointe vers un objet de classe dérivé, le pointeur virtuel stocke l'adresse de la table virtuelle, qui est utilisée par le compilateur pour rechercher et appeler la fonction virtuelle correcte. Ce mécanisme permet le polymorphisme, c'est-à-dire l'utilisation de pointeurs de classe de base pour faire fonctionner des objets de classe dérivés, améliorant ainsi la maintenabilité et l'évolutivité du code. Mais cela augmentera la surcharge de mémoire et réduira les performances.

Le mécanisme d'implémentation des pointeurs virtuels en C++

Les pointeurs virtuels sont le mécanisme de base pour réaliser le polymorphisme dans la programmation orientée objet. Il permet aux pointeurs de classe de base de pointer vers des objets de classes dérivées et d'appeler des méthodes dans des classes dérivées.

Table virtuelle

Le mécanisme virtuel en C++ est implémenté via des tables virtuelles. Chaque classe possède une vtable, qui est un tableau contenant des pointeurs de fonction. Les pointeurs de fonction dans la table virtuelle pointent vers les fonctions membres de la classe.

Fonction virtuelle

Une fonction virtuelle est une fonction avec une table virtuelle. Lorsqu'un pointeur de classe de base pointe vers un objet d'une classe dérivée, le compilateur utilise la table virtuelle pour trouver la méthode correcte à appeler.

Pointeur virtuel

Un pointeur virtuel est un pointeur qui stocke l'adresse d'une table virtuelle. Lorsque le compilateur doit exécuter une fonction virtuelle, il utilise un pointeur virtuel pour rechercher la table virtuelle.

Exemple pratique

Considérez le code suivant :

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    double width;
    double height;
    
    double area() override {
        return width * height;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    double radius;
    
    double area() override {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Shape* shapes[] = {new Rectangle(5, 10), new Circle(5)};
    for (Shape* shape : shapes) {
        cout << "Area: " << shape->area() << endl;
    }
    return 0;
}

Dans cet exemple, il utilise un pointeur virtuel pour trouver la bonne version à appeler. area() 函数是虚函数。当编译器在主函数中调用 area()

Détails d'implémentation

Les pointeurs virtuels et les tables virtuelles sont généralement générés par le compilateur au moment de la compilation. Les pointeurs virtuels sont généralement stockés au début de l'objet, tandis que les tables virtuelles sont stockées dans un segment de données global.

Avantages

Permet le polymorphisme, c'est-à-dire l'utilisation de pointeurs de classe de base pour manipuler des objets de classe dérivés.
• Améliore la maintenabilité et l'évolutivité du code.
• Évitez les frais généraux liés à la conversion de type.

Inconvénients

Augmentation de la surcharge de mémoire car chaque classe a une table virtuelle.
• Peut réduire les performances car le compilateur doit effectuer des recherches supplémentaires lors de l'exécution de fonctions virtuelles.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!