C++中几个值得分析的小问题

下面3个小问题都是我认为C++ Beginner应该能够解答或辨别清楚的。希望我们能通过题目挖掘更多的信息,而不仅仅局限在解题。我最喜欢说的话:能力有限,所以作为抛砖引玉,希望共同讨论,指出错误。

另外,我都是碰到一个觉得有必要记录的问题,就写下来说说,所以每一篇内容可能不是单一主题

1、先来看一道简单题目。有下面这个继承类:

1234567891011121314151617 class Person{public:    void Walk()                //普通人的“走”    {        cout << "Person::Walk I am an Ordinary People." << endl;    };        }; class Student : public Person{public:    void Walk()                //学生的“走”    {        cout << "Student::Walk I am a student." << endl;    };        };

你没看错Walk()是非虚函数。请解释下面代码:

123456 Student s;Person* pp = &s;pp->Walk(); Student* ps= &s;ps->Walk();

结果是这样的:

分析:Walk()是非虚函数,被静态绑定所限制,所以pp、ps是什么类型就决定了调用的版本。这里,我还要说明的一点是:明白接口继承和实现继承。声明一个non-virtual函数的目的是为了令derived class继承函数的接口及一份强制性实现。所以,绝不要重新定义继承而来的non-virtual函数

2、下面这个问题实质上也是静态绑定与动态绑定的问题,但看起来不那么明显。

123456789101112131415161718192021222324252627 class Shape{public:    enum ShapeColor{Red, Green, Blue};                //形状颜色     virtual void Draw(ShapeColor color = Red) const = 0;}; class Circle : public Shape{public:    virtual void Draw(ShapeColor color) const    {        cout << "I am Circle::Draw. ";        cout << "My color = " << color << endl;    }}; class Rectangle : public Shape{public:    virtual void Draw(ShapeColor color = Green) const            //缺省的参数值被更改了    {        cout << "I am Rectangle::Draw. ";        cout << "My color = " << color << endl;    }};

我主要想说两个问题。

(1)当你下面这样调用时,请解释会发生什么情况。

12345 Circle cr;            //(1) 编译不通过cr.Draw();             Shape *ps = &cr;    //(2)ps->Draw();

没错,(1)通过对象调用而不指定参数是错误的,而(2)的结果是这样的:color = 0代表Red这你应该是知道的。

分析:通过对象调用是静态绑定,一定要指定参数值,因为静态绑定这个函数不从base class继承缺省参数值。动态绑定却可以从base class继承参数值。注意,这里我就不强调动态绑定和静态绑定的概念了,但下面这个一定是静态绑定:

123 Circle cr;Circle *ps = &cr;    //这还是静态绑定,静态类型Circle *,编译不通过ps->Draw();

(2)第二个我想说的问题,请解释下面的调用结果。

12345 Shape* ps1 = new Rectangle;ps1->Draw(); Shape* ps2 = new Circle;ps2->Draw();

是这样令人可喜的结果:

你是说,你在Rectangle中已经将Draw的缺省值改为1(Green)了,怎么没效果?

分析:Rectangle::Draw的缺省参数值为GREEN,但ps2的静态类型为Shape*,所以此调用的缺省参数值来自Shape class。

如果你非要让Rectangle::Draw的参数有所改变,可以这样调用(提供参数):

12345 Shape* ps4 = new Rectangle;ps4->Draw(Shape::Green); Shape* ps5 = new Circle;ps5->Draw(Shape::Green);

这个问题是想提醒你:virtual函数是动态绑定,缺省参数值是静态绑定。所以,不应该重新定义这个缺省参数值。

3、多重继承为什么会含有多个虚表指针而不是一个?

这道题是我看一位同学面试经验时,面试官提的,我试着回答一下,不知道在不在点子上,还请补充和指正。

答:多重继承下,因为编译器对一个derived class实现了n-1个虚表,n表示上一层base class的个数,当然假设每个base class都有至少有一个virtual函数,否则编译器是不会为其添加vptr和vtbl了。所以说有多少个虚表,自然就有多少个指针指向,而不是一个。

这样说我不知道合理不合理,可能面试官要问的点是“为什么需要多个虚表?一个虚表行不行?”

这个属于编译器厂商做的事情,标准并未规范。C++的父亲就做出过这样的一款编译器原型,通过增大vtbl的体积,每个slot上不只有一个指针,还有一个offset,用来调整this指针的指向。

这样做的弊端是:所有vtbl中的虚函数指针都包含这样一个offset,并且假设不需要调整this指向,调用时还是要做offset的加法操作,尽管offset此时为0。另外,vtbl中每个slot体积的膨胀。这些都是效率问题。

实际上,用来调整this的指向用的比较多的是trunk技术,必须以汇编编写才能获得高效率。另外,sun编译器就是把多个虚表连锁为1个,每个表格中含有下一个表格的指针(通过offset方式),这样就需要一个指针就好了。

理解能力有限,不知道问的是不是这么一回事?

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