Реализация виртуального механизма

Для реализации виртуальных свойств классов нужно обеспечить выбор нужной функции на этапе выполнения программы. Это называют поздним связыванием (объекта с его методами). Компилятор не может заранее разрешить обращение к виртуальной функции-элементу объекта, если последний представлен указателем или ссылкой. На этапе компиляции действительный тип объекта неизвестен. Поэтому компилятор делает примерно следующее:

Для каждого класса, содержащего виртуальные функции, формируется таблица адресов этих функций. Ее называют таблицей виртуальных методов.

Для каждой отдельной иерархии классов адрес конкретной виртуальной функции находится па том же самом месте в таблице виртуальных методов каждого из классов, т. е. имеет одно и то же смещение от начала таблицы.

Каждый представитель класса с виртуальными функциями содержит скрытый указатель на его таблицу виртуальных методов. Компилятор автоматически вставляет в начало конструктора класса код, обеспечивающий инициализацию этого указателя адресом виртуальной таблицы класса.

При вызове виртуальной функции компилятор генерирует код, который прежде всего извлекает из объекта его указатель на виртуальную таблицу. После этого код обращается к пункту таблицы для данной функции, получая, таким образом, нужный адрес. Затем уже несложно генерировать вызов.

Как видите, виртуальный механизм, как и все хорошее в этом мире, связан с некоторыми издержками, как в плане занимаемой памяти (виртуальная таблица), так и в плане времени выполнения (дополнительные косвенные ссылки при вызове). Однако эти издержки, как это ни удивительно, очень малы.

Заключение

Содержание данной главы практически исчерпывает объектно-ориентированные аспекты C++. Однако в языке еще немало различных возможностей, среди которых можно назвать управление исключительными ситуациями и шаблоны. Одним из таких аспектов C++ являются классы потоков ввода-вывода, изучением которых мы займемся в следующей главе. Реализация ввода-вывода может служить примером использования ряда объектно-ориентированных концепций, описанных выше.

Содержание раздела