C++ では仮想ポインタはどのように実装されますか?-C++-php.cn

C++ では仮想ポインタはどのように実装されますか?

WBOY

リリース： 2024-06-04 18:07:09

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C++ の仮想ポインターメカニズムは、クラスのメンバー関数を指す関数ポインターを含む仮想テーブルを通じて実装されます。基本クラスポインターが派生クラスオブジェクトを指す場合、仮想ポインターには仮想テーブルアドレスが格納されます。このアドレスは、コンパイラーが正しい仮想関数を見つけて呼び出すために使用されます。このメカニズムにより、ポリモーフィズム、つまり、基底クラスポインターを使用して派生クラスオブジェクトを操作できるようになり、コードの保守性とスケーラビリティが向上します。ただし、メモリのオーバーヘッドが増加し、パフォーマンスが低下します。

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C++ における仮想ポインターの実装メカニズム

仮想ポインターは、オブジェクト指向プログラミングでポリモーフィズムを実現するための中心的なメカニズムです。これにより、基本クラスポインターが派生クラスのオブジェクトを指し、派生クラスのメソッドを呼び出すことができます。

仮想テーブル

C++ の仮想メカニズムは、仮想テーブルを通じて実装されます。すべてのクラスには、関数ポインターを含む配列である vtable があります。仮想テーブル内の関数ポインタは、クラスのメンバー関数を指します。

仮想関数

仮想関数とは、仮想テーブルを持つ関数です。基本クラスのポインターが派生クラスのオブジェクトを指す場合、コンパイラーは vtable を使用して、呼び出す正しいメソッドを見つけます。

仮想ポインタ

仮想ポインタとは、仮想テーブルのアドレスを格納するポインタです。コンパイラは、仮想関数を実行する必要がある場合、仮想ポインタを使用して vtable を検索します。

実践的な例

次のコードを考えてみましょう:

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;
}

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この例では、仮想ポインタを使用して、呼び出す正しいバージョンを見つけます。 area() 函数是虚函数。当编译器在主函数中调用 area()

実装の詳細

仮想ポインターと仮想テーブルは通常、コンパイル時にコンパイラーによって生成されます。通常、仮想ポインタはオブジェクトの先頭に格納され、仮想テーブルはグローバルデータセグメントに格納されます。

利点