1、什么是虛方法？

　　考慮Animal* pa = new Dog(); pa表面類型是Animal，實際類型是Dog。可以理解為，pa說，我指向Animal，說法是對的。但是不具體，實際上，pa指向Dog。pa->Say()是虛方法，在編譯期，編譯器只知道pa 的表面類型，不知道該調用Animal 的Say方法還是Dog 的Say方法，所以才叫做“虛方法”。只有在運行期，才根據pa 的真實類型，確定調用哪個方法。這就是虛方法。

2、為什么需要虛方法？它解決了什么問題？

　　簡單說，就是為了面向接口編程，庫的提供者暴露接口，隱藏實現。庫的使用者不需要知道內部的實現細節。

3、它是如何解決的？

　　虛方法也就是運行時多態。要實現運行時多態，怎么辦？思考，運行時多態的本質特征是，相同的方法名，卻導致調用不同的方法。因此，這里需要加一個間接層，內部封裝，暴露接口。現在簡單講一下，目前的C++是如何實現多態的？

　　考慮，Animal類有一個虛方法表（可認為是一個數組，元素是方法指針），里面有100個虛方法，Dog類會整體拷貝Animal類的虛方法表，對于Dog類重寫的方法，在虛方法表的對應位置偷梁換柱，換上重寫后的方法，對于Dog類新增的虛方法，在虛方法表中后面加上。

　　類的對象內存中只有，實例字段和vptr兩塊內容，其中vptr指向類的虛方法表。假設Animal對象的內存布局為：age，name，vptr，Animal對象的vptr指向Animal類的虛方法表。Dog對象的內存布局為age，name，vptr，color，Dog對象的vptr指向Dog類的虛方法表。

　　考慮pa->Say()虛方法的調用，編譯器知道Say是虛方法，通過vptr間接調用，在運行期才能確定下來。pa實際指向Dog對象，編譯器把pa指向內容當作Animal對象來解釋，這有沒有問題呢？

　　在上面對象的內存布局看到，Animal對象和Dog對象在前面部分是一樣的，Dog對象追加了一些內存。把pa指向的內容當作Animal對象解釋，取第三個字段vptr，也就是Dog 對象的vptr，我們知道Do對象的vptr，指向Dog類的虛方法表。也就是說，會調用Dog類重寫的虛方法。

4、用法

　　在父類中，為了表明是虛方法，在方法前加上virtual，子類重寫續方法。子類中的方法不需要在說明，是virtual，會自動生成為virtual，但是，為了直觀，建議子類中也使用virtual。

5、注意事項

　　a、沒有虛方法的類，這個類也沒有對應的虛方法表，也可能是對應的虛方法表為空，類的對象也就沒有vptr。因此，不要隨便添加無用的虛方法，否則，會導致對象變大，要多一個vptr字段。

　　b、只有表面類型和真實類型不同的情況下，才存在多態。也就是說，只有指針或者引用才存在多態。為啥？對于類對象而言，真實類型，就是聲明的表面類型。子類對象賦值給父類對象，會出現對象切割，也就是把子類的部分切割掉，父類的部分整體拷貝。

　　c、構造方法和析構方法中，不要調用虛方法，因為達不到預期的效果。為啥？子類構造方法是在父類構造方法完成的基礎上進行的。從這個角度講，構造析構可以類比穿衣脫衣。穿衣時，先穿內衣，再穿外套。脫衣時，先脫外套，再脫內衣。

考慮，在父類構造方法內調用虛方法，期望調用子類重寫的方法。這個是不行的，為啥？在父類構造方法中，當前對象不是一個完整的子類對象，還沒有子類部分，也就是說，當前情況下的真實類型就是父類對象，當然不可能有多態效果。

那么析構方法呢？在父類的析構方法中調用虛方法，期望調用子類重寫的虛方法。這個也是不行的，為啥？從穿衣脫衣的例子中，我們知道在父類的析構方法中，子類部分已經銷毀了。

6、C++虛方法實現的局限性

　　通過上面的分析，知道C++虛方法的實現，是子類和父類都保存一個虛方法表，這就導致同樣的值，存儲多次，耗費多余的內存，特別是極端的情況下，頂層父類有許多虛方法，下面有衍生出一大堆的子類，每一個類都有一個很大的虛方法表。同樣的值，存儲多次是很愚蠢的。

　　C++虛方法實現的優點也是很明顯的，由于子類和父類的虛方法表，在位置上一一對應，要么是同樣的方法指針，要么二者是重寫關系，當然也有可能是子類新增加了一些虛方法，對應的父類位置為空。這樣，就使得方法的查詢效率很高，根據下標直接定位。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的理解虚方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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