在《淺談多態——概念描述》一文中，提到多態的本質就是“將子類類型的指針賦值給父類類型的指 針”。那么，為什麼這種賦值是允許的，或者說是安全的呢？反過來行不行？虛函數的動態綁定是如何實 現的呢？這些問題都將在本文得到解答。假設有如下代碼（Object Pascal語言描述）：T1 = classprivatemember1 : integer;publicfunction func1 : Integer; virtual;function func2 : Integer; virtual;function func3 : Integer; virtual;end;T2 = class(T1)privatemember2 : integer;publicfunction func1 : Integer; override;function func2 : Integer; override;end;最終結果是，T1類的實例的內存分布圖如下（僅說明原理，并不表示編譯器一定也是如此實現）：___________________ ________________| vptr |-------> | T1.func1 || member1 | | T1.func2 |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ | T1.func3 |~~~~~~~~~~~~~~~~其中，vptr是編譯器自動加入的一個成員指針（稱為虛指針）。只有存在虛函數或動態函數或純虛函 數的類才會被編譯器加入這個成員指針，該指針指向一個稱為“虛函數表”（Object Pascal中成為“虛 方法表”——VMT）的內存區域。虛函數表中，保存了每一個虛函數的入口地址。T2類的實例的內存分布圖如下：___________________ ________________| vptr |-------> | T2.func1 || member1 | | T2.func2 || member2 | | T1.func3 |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~從圖中我們可以知道，子類對象所占的空間大于父類對象所占空間。因此，當發生將子類類型的指針 賦值給父類類型的指針的賦值時（即所謂的“向上映射”），也就是父類類型的指針指向了子類類型的對 象所占的內存空間，那么，很顯然，可以保證父類類型指針的可訪問范圍都是有效，所以這種“向上映 射”是絕對安全的（所謂“向上”是指類層次的上下關系，父類在上，子類在下）。這種賦值是得到編譯 器認可的。也可以很容易得出結論，“向下映射”則未必安全（除非程序員真正知道指針所指對象的實際類 型）。因此，這種賦值是不被編譯器允許的，當然，程序員可以通過類似 T1(Obj) 的形式進行強制類型 轉換，但這種強制類型轉換很不安全（可以發生在任何類和類之間），Object Pascal推薦使用 as 算符 進行類型之間的轉換，如： (Obj as T1)，使用 as 算符，編譯器會檢查對象類型和目標類型是否相容。 如果相容，轉換被允許，否則編譯出錯。接著，我們看看虛函數的動態綁定是如何實現的。先看如下代碼：procedure Test;var O : T1;beginO := T2.Create;O.func1;O.func3;O.Free;end;看著上面的內存布局圖，當執行 O := T2.Create; 后，一個 T1 類型的指針指向 T2 實體。執行 O.func1 時，編譯器通過 vptr 找到虛函數表，在虛函數表中定位到了 T2.func1（由于 T1.func1 被 “覆蓋”了，因此虛函數表中找不到 T1.func1），于是，T2.func1 被調用，這就是動態綁定！但由于 T2 沒有重寫 func3，因此 O.func3 將調用 T1.func3，這一點在虛函數表中也可以很明顯看出來。好了，說到這里，我想動態綁定已經說的非常清楚了，說明一點，本文雖然以 Object Pascal代碼為 例，但其原理對于 C++也同樣有效。C++與Object Pascal（甚至不同C++編譯器之間）的區別僅在于類成 員及vptr在內存中分布的位置而已。那么，最后再談一下 Object Pascal 獨有的 DMT（動態方法表）吧。在VMT中，我們看到，子類的虛 函數表完全繼承了父類的虛函數表，只是將被覆蓋了的虛函數的地址改變了。每個子類都有一份自己的虛 函數表，可以想象，隨著類層次的擴展，如果類層次非常深，或者子類的數量非常多的話，虛函數表將稱 為占用內存量非常大的東西（即所謂的“類爆炸”）。為了防止這種情況， Object Pascal 引入了 DMT。對于程序員來說，區別僅在于使用“dynamic”關鍵字代替“virtual”關鍵字，所實現的功能也完 全一樣。如果把本文開頭的那段代碼重寫如下（用 dynamic 代替 virtual）：T1 = classprivatemember1 : integer;publicfunction func1 : Integer; dynamic;function func2 : Integer; dynamic;function func3 : Integer; dynamic;end;T2 = class(T1)privatemember2 : integer;publicfunction func1 : Integer; override;function func2 : Integer; override;end;那么，T1 的內存分布圖沒有改變，而 T2 實例的就不一樣了：___________________ ________________| dptr |-------> | T2.func1 || member1 | | T2.func2 || member2 | ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~可以看到，在 T2 的動態方法表中，沒有被覆蓋的 T1.func3 消失了。因此：procedure Test;var O : T1;beginO := T2.Create;O.func3;O.Free;end;O.func3 這一句代碼將被編譯器做更多的處理：找到 T1 類的 func3 函數的入口地址，然后再調 用。比較一下 VMT 和 DMT 的區別：VMT 中的虛函數非常齊全，因此對每個虛函數的入口地址只需要簡單的 [vptr + n] 的運算即可得 到，但是 VMT 容易消耗內存（有冗余）。而 DMT 比較節省空間，但要定位到沒有被覆蓋的函數的入口地 址時，將非常耗費時間。一般情況下，幾乎每個子類都要覆蓋的函數／方法，就將它聲明為 virtual；如果類層次很深，或子 類很多，但某個函數／方法只被很少的子類覆蓋，就將它聲明為 dynamic。當然，具體就需要自己把握來 選擇了。

轉載于:https://www.cnblogs.com/keycode/archive/2010/10/15/1852386.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的再谈多态——向上映射及VMT／DMT(转)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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