# 极客班C++OOP（下）第五周笔记

极客班C++OOP（下）第五周笔记

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0.关于vptr和vtbl

虚指针vptr和虚表vtbl，通俗的说，二者主要用途就是，在继承关系中肯定虚函数具体调用哪一个函数时用的。

1 继承关系内存布局

子类必定含有父类的部分（part）

对于函数，继承的话，是继承调用权，而非函数的空间。

2 静态绑定

函数初始化的时候就知道成员的地址了，形如

//汇编代码
call xxxxxx

3 动态绑定 ，以及 this的解释

C++看到一个函数，有两个选择：

3.1.静态绑定

//汇编形式：
//__call_@ 0xABDI398A4@func1

3.2.动态绑定

若是符合某些条件：

• a) 经过指针
• b) 指针是向上转型的关系
• c) 调用的是虚函数

只要符合上面的三个条件，编译器就把代码编译成

class A{
public:
    virtual void vfun1();
    void func2();
};
class B:public A{
public:
    virtual void vfun1();
    void fun2();
};

//调用

A p=new B();//B是A的派生类，而且调用了虚函数
p->vfun1();//虚函数，覆盖了父类的虚函数，动态绑定
p->fun2(); //普通函数，静态绑定，无需动态肯定，毕竟B里面原本就有了

编译器看来，p->vfun1() 的形式以下：

(*(p->vptr)[n])(p);
//或者
(* p->vptr[n])(p);

即，调用虚函数以前，咱们仍然不知道该函数对应的是哪一个调用（究竟是调用A::vfun1()呢，仍是B::vfun1()）。直到查找虚函数表，编译器才最终肯定是哪一个调用。因此这种虚函数和对象的绑定关系，就叫作动态绑定。

3.3 this指针

其中，n 就是这个虚函数在虚表中的顺序索引，须要了解的是:

编译器在编译初期就把虚函数定义的顺序记录了下来，并对作了索引关联

因此当咱们是使用指针p（向上转型）查找虚函数(p->ptr[n])的时候，虚指针就肯定了对应虚函数的地址，而后再调用该虚函数*(p->ptr[n])()，实参为p，即*(p->ptr[n])(p)

说了那么多，其实p就是this

3.4 多态

上面3.3小节中说到的动态绑定（即，调用虚函数的时候才能肯定是哪一个对象来调用），实际上就是继承关系中的多态。

• vptr 虚指针 ， 虚函数的指针
• vtbl 虚表 ， 虚函数地址表，顺序存储了对象虚函数的地址

其中，vptr是当基类定义了虚函数的时候，若是子类继承了基类，那么子类在实例化的时候，虚指针就能够指出调用的是哪一个函数了。

举个例子：

有时候咱们须要在容器中存放不少不一样的水果，香蕉、苹果、梨，可是容器只能存放一种东西，因此只好存指针（指针才是无差异的）。那么，存储什么类型的指针呢？咱们这么多种类的东西，都是水果，因此，应该放水果的指针进去，根据以前的向上转型的例子，能够看出，具体水果能够转型为基类水果类型。

std::list<Fruit*> myList;

咱们定义了一个myList，该容器存放的是 Fruit*这种类型的指针。

class Fruit{
public:
    virtual print(){ std::cout << "I'am Fruit!";}
};
class Apple:public Fruit{
public:
    virtual print(){ std::cout << "I'am Apple!";}
};
class Banana:public Fruit{
public:
    virtual print(){ std::cout << "I'am Banana!";}
};
class Pear:public Fruit{
public:
    virtual print(){ std::cout << "I'am Pear!";}
};

//那咱们就能够在里面放各类派生类型了
myList.push_back(new Apple());
myList.push_back(new Banana());
myList.push_back(new Pear());

Fruit pApple = new Apple();
pApple->print();//虚函数，调用派生类本身的虚函数

4. new && delete

new 和 delete 在C++中分别是建立和回收堆内存的配对操做符。既然是操做符，那么通常就能够重载。

可是，下面这段话，并非操做符new真正的调用，此处只是一个关键字表达式，C++会将该关键字分配到具体的operator new()上。

String *ps = new String("Hello world");
delete ps;
//数组
String *p = new String[3];
delete [] p;

上面的例子，就是表达式，表达式分解以后就是operator new和operator delete两个函数调用，以及相应内存管理过程。 ``

其中，new String("Hello world")，这是表达式，能够分解为如下几个动做。

try {
    void *mem =operator new (sizeof(String));//操做符函数，能够重载
    String *ps =  static_cast<String*>(mem);//转型
    ps->String::String("Hello world");//构造
}

而，delete 操做符，扮演的是

p->~String();  //调用析构函数
operator delete(p);//释放内存

5. 重载 new和delete

既然new和delete是操做符，那么就能够重载（c++规定能够重载的范围内）。 重载操做符，分两大类

• 全域重载
  • ::operator new , ::operator delete
  • ::operator new[], ::operator delete[]
• 成员重载
  • A::operator new(), A::operator delete()
  • A::operator new[], A::operator delete[]

对于全域范围内重载，有一个条件是，不能在某个特定的namespace重载，必须是全域的。

同时，new操做符返回的必须是void *类型，第一个参数必须是size_t类型。

inline void * ::operator new(size_t size);

delete操做符则相似

inline void ::operator delete(void * ptr);

6. Basic_String 扩充申请量

在这个示例中，咱们学习了new的主要用途，就是用于自定义的特殊的内存分配。好比 basic_string 类型的内存分配，并非一般咱们看到的new String()对象就完了，该类还作了扩展，即在基本类型占用空间的基础上，还增长了extra大小的扩展空间，以做特殊用途。

这类特性，得以给咱们极大的内存管理上的便利。

另外，new 和delete在内存分配上是配对的，可是并不意味着，new以后必然会调用delete来释放空间。这一点，在ppt中，咱们已经足够了解，这里就很少作说明了。