面向?qū)ο笳Z言的編譯過程--以C++為例(二)

概述面向?qū)ο笳Z言的重要概念和實(shí)現(xiàn)技術(shù)

以C++語言為例，介紹如何將C++程序翻譯成C程序

實(shí)際的編譯器大都把C++程序直接翻譯成低級(jí)語言程序

編譯器對(duì)于繼承的處理，往往是父類包含子類的對(duì)象，例如

struct Base

{

int a;

};

struct Derived

{

Base base;

int b;

};
再深入的偶也不會(huì)了.........

下面我們討論對(duì)面向?qū)ο蠖鄳B(tài)特性的處理。多態(tài)是面向?qū)ο笳Z言最為精彩的地方，可以說是誕生無數(shù)神奇的特性，多態(tài)給了我們極大的自由，讓我們可以在一套類的體系結(jié)構(gòu)中自由游走，可以寫很少的代碼，但是完成復(fù)雜的功能，可以在別人的基礎(chǔ)上做二次開發(fā)......

好了，不打廣告了，下面舉一個(gè)簡單的例子說明編譯器對(duì)多態(tài)的處理。首先介紹一下虛函數(shù)表。大多數(shù)編譯器實(shí)現(xiàn)多態(tài)都是通過虛函數(shù)表，虛函數(shù)表是一個(gè)保存了多個(gè)函數(shù)指針的表，其中每個(gè)函數(shù)對(duì)應(yīng)著一個(gè)虛函數(shù)（非虛函數(shù)不參與），調(diào)用一個(gè)虛函數(shù)的時(shí)候，編譯器通過虛函數(shù)表查找相應(yīng)位置的函數(shù)，所以編譯時(shí)編譯器不知道這個(gè)函數(shù)會(huì)調(diào)用到基類的函數(shù)還是派生類的函數(shù)，所以叫動(dòng)態(tài)綁定或運(yùn)行時(shí)綁定。

以下是一個(gè)簡單的多態(tài)實(shí)例程序，有了虛函數(shù)所以可以在基類指針指向派生類對(duì)象的時(shí)候運(yùn)行派生類的函數(shù)。

#include <iostream>

using namespace std;

class Base

{

public:

virtual void Hello();

};

void Base::Hello()

{

cout<<"Hello in Base"<<endl;

}

class Derived:public Base

{

public:

void Hello();

};

void Derived::Hello()

{

cout<<"Hello in Derived"<<endl;

}

int main()

{

Base* p=new Base;

p->Hello();//Hello in Base

p=new Derived;

p->Hello();//Hello in Derived

return 0;

}
---------------------------------------我是華麗的分割線------------------------------------

以下是對(duì)應(yīng)的翻譯結(jié)果，但是需要注意的是這僅僅是一個(gè)示例，首先pFun這個(gè)函數(shù)指針無法指向所有類型的函數(shù)，而且按照上篇文章所述，翻譯Hello()函數(shù)的時(shí)候至少應(yīng)該在參數(shù)里加一個(gè)本身的引用的....深入的我也不會(huì)了.....

#include <iostream>

using namespace std;

typedef void (*pFun)();//定義函數(shù)指針

void Base_Hello()//基類虛函數(shù)

{

cout<<"Hello in Base"<<endl;

}

pFun Base_vtf[1]={Base_Hello};//Base的虛函數(shù)表,編譯器自動(dòng)把所有virtual的函數(shù)生成一個(gè)虛函數(shù)表

struct Base

{

Base(){vft=Base_vtf;}

pFun* vft;//虛函數(shù)表指針

};

void Derived_Hello()//父類覆蓋基類的函數(shù)

{

cout<<"Hello in Derived"<<endl;

}

pFun Derived_vtf[1]={Derived_Hello};//Derived的虛函數(shù)表

//編譯器會(huì)首先復(fù)制基類的虛函數(shù)表,然后把被覆蓋的虛函數(shù)用父類的虛函數(shù)代替

//然后加入父類的虛函數(shù)

struct Derived

{

Derived(){vft=Derived_vtf;}

pFun* vft;

};

int main()

{

//編譯器會(huì)把非虛函數(shù)的引用直接翻譯成對(duì)應(yīng)的函數(shù)調(diào)用

//而虛函數(shù)則按照虛函數(shù)表取相應(yīng)的函數(shù),這樣如果基類指針指向派生類

//那么派生類的虛函數(shù)表中相應(yīng)位置已經(jīng)被派生類的方法覆蓋了,從而可以調(diào)用到派生類的方法

Base* p=new Base;

p->vft[0]();//Hello in Base

p=(Base*)new Derived;

p->vft[0]();//Hello in Derived

return 0;

}

從上面我們可以大致了解多態(tài)的處理過程和虛函數(shù)表的作用。我們可以用VC驗(yàn)證一下虛函數(shù)表。

設(shè)我們有這樣的一個(gè)類：

class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};

按照上面的說法，我們可以通過Base的實(shí)例來得到虛函數(shù)表。 下面是實(shí)際例程：

typedef void(*Fun)(void);
Base b;
Fun pFun = NULL;
cout << "虛函數(shù)表地址：" << (int*)(&b) << endl;
cout << "虛函數(shù)表 — 第一個(gè)函數(shù)地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;
// Invoke the first virtual function
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
pFun();

實(shí)際運(yùn)行經(jīng)果如下：(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)
虛函數(shù)表地址：0012FED4
虛函數(shù)表 — 第一個(gè)函數(shù)地址：0044F148
Base::f

通過這個(gè)示例，我們可以看到，我們可以通過強(qiáng)行把&b轉(zhuǎn)成int *，取得虛函數(shù)表的地址，然后，再次取址就可以得到第一個(gè)虛函數(shù)的地址了，也就是Base::f()，這在上面的程序中得到了驗(yàn)證（把int* 強(qiáng)制轉(zhuǎn)成了函數(shù)指針）。通過這個(gè)示例，我們就可以知道如果要調(diào)用Base::g()和Base::h()，其代碼如下：

(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()

以上引用自：http://www.cppblog.com/xczhang/archive/2008/01/20/41508.html非常感謝作者
下面這篇文章是使用VCdebug窗口觀察虛函數(shù)的,也很不錯(cuò),一并感謝作者
http://www.cnblogs.com/wirelesser/archive/2008/03/09/1097463.html

總結(jié)：本文針對(duì)面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)特性和繼承特性，介紹了面向?qū)ο笳Z言的編譯過程。我們可以得到如下啟示：
多態(tài)是通過虛函數(shù)表實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際如果我們用sizeof看一個(gè)類的長度的話,會(huì)發(fā)現(xiàn)該長度實(shí)際由所有非靜態(tài)成員和虛函數(shù)表(四個(gè)字節(jié)的指針)構(gòu)成.
由此我們對(duì)多態(tài)有了更深刻的理解.

文章出處：http://www.cnblogs.com/sdqxcxh/　作者：布拉德比特

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