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  • C++与Java多态的区别

    多态是指用父指针指向不同子类对象时,调用其共有的函数,不同的子类会有不同的行为。虽然C++和Java都具有多态机制,但是他们的实现不同,使用时的效果也会略有不同。

    在C++中

    • 普通函数调用:具体调用哪个方法在编译时就可以决定(通过查找编译器的符号表),同时在使用标准过程调用机制基础上增加一个表示对象身份的指针(this指针)。
    • 虚函数调用:函数调用依赖于对象的实际类型,一般地说,对象的实际类型只能在运行时间才能确定。实现机制是使用virtual table(vtbls)和virtual table pointers(vptrs)。
      1. vtbl 是由函数指针构成的数组或链表,程序中每一个class凡声明(或继承)虚函数者,都有一个自己的vtbl,其中的条目就是该class的各个虚函数实现的指针。因此必须为每一个class消耗一个vtbl空间,其大小视虚函数的个数确定。
      2. 凡声明有虚函数的class,其对象都有一个隐藏的data member,用来指向class的vtbl。
      3. 当多态发生时,编译器首先根据对象vptr找出其vtbl,然后找出vtbl内对应的函数指针,最后调用函数指针指向的函数。从而实现多态。

    在Java中

    1.C++中VTable和vptr是在编译阶段由编译器自动生成的,也就是说,在C++程序载入内存以前,在.obj(.o)文件中已经有这些结构的信 息;Java中的方法表是由JVM生成的,因此,使用javac命令编译后生成的.class文件中并没有方法表的信息。只有等JVM把.class文件 载入到内存中时,才会为该.class文件动态生成一个与之关联的方法表,放置在JVM的方法区中。
    2. C++中某个方法在VTable的索引号是在编译阶段已经明确知道的,并不需要在运行过程中动态获知;Java中的方法初始时都只是一个符号,并不是 一个明确的地址,只有等到该方法被第一次调用时,才会被解析成一个方法表中的偏移量,也就是说,只有在这个时候,实例方法才明确知道自己在方发表中的偏移 量了,在这之前必须经历一个解析的过程。

    因此在构造函数是Java会发生多态,即使子类此时还没有构造完全(一个极难发现的bug)。而C++则不会发生多态,待父类构造完全,在构造子类。
    Java代码如下:

    public class A {
            public void fun()
            {
            	System.out.println("A");
            }
            public A()
            {
                this.fun();
            }
    }
    public class B extends A{
            public void fun()
            {
            	System.out.println("B");
            }
    
            public B()
            {
                fun();
            }
            public static void main(String [] argv)
            {
            	B b = new B();
            }
    }
    //B
    //B
    

    C++代码如下:

    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <cstring>
    #include <cstdlib>
    using namespace std;
    class A
    {
        public:
            virtual void fun()
            {
                cout<<"A"<<endl;
            }
            A()
            {
                fun();
            }
    };
    class B : A
    {
        public:
            virtual void fun()
            {
                cout<<"B"<<endl;
            }
            B()
        {
            fun();
        }
    
    };
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        B b;
    }
    //A
    //B
    

    可以发现,C++构造子类时,先构造父类,输出A,然后在构造自身,输出B。而Java在构造子类时,父类并未构造完成,但已经可以发生多态输出B,然后再构造自身,输出B。Java一般为了避免这种情况,会把fun等init()函数声明为private或者finial。

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