继承

虽然我并不喜欢继承，继承太复杂容易出错，但是不可否认的是继承确实是一个很有用的抽象。

简单的继承

如果不同类型的继承关系是一个树形结构，那么是很清晰的。例如：

using namespace std;
class Animal {
public:
  virtual void eat() const { cout << "I eat like a generic Animal." << endl; }
  virtual ~Animal() {}
};

class Wolf : public Animal {
public:
  void eat() const { cout << "I eat like a wolf!" << endl; }
};

class Fish : public Animal {
public:
  void eat() const { cout << "I eat like a fish!" << endl; }
};

class GoldFish : public Fish {
public:
  void eat() const { cout << "I eat like a goldfish!" << endl; }
};

class OtherAnimal : public Animal {};

int main() {
  std::vector<Animal *> animals;
  animals.push_back(new Animal());
  animals.push_back(new Wolf());
  animals.push_back(new Fish());
  animals.push_back(new GoldFish());
  animals.push_back(new OtherAnimal());

  for (std::vector<Animal *>::const_iterator it = animals.begin();
       it != animals.end(); ++it) {
    (*it)->eat();
    delete *it;
  }

  return 0;
}

这里使用virtual修饰了基类Animal的eat()和析构函数，让该函数成为 虚函数。派生类中对此函数的不同实现都会继承这一修饰符，允许后续派生类覆盖，达到迟绑定的效果。即便是基类中的成员函数调用虚函数，也会调用到派生类中的版本。

Java、Python中的函数默认都是“虚函数”，不需要特殊声明派生类就可以覆盖。

简单的 vptr & vtable

由于C++的运行时多态性质，当我们调用一个类的虚函数的时候，实际调用的函数可能来自他的派生类。为了实现这一点，C++创建了 vptr 和 vtable。下面介绍具体是如何实现的。稍微修改一下主函数：

int main() {
  Animal *wolf_1 = new Wolf();
  Animal *wolf_2 = new Wolf();
  Animal *fish = new Fish();
}

vtable是属于某个类的，他是一系列函数指针；vptr是属于一个实例的，它指向vtable。

(gdb) x/xg wolf_1
0x55555556aeb0: 0x0000555555557cb8
(gdb) x/xg wolf_2
0x55555556aed0: 0x0000555555557cb8
(gdb) x/xg fish
0x55555556aef0: 0x0000555555557d30

顺着vptr，查看vtable的内容。不难发现就是指向虚函数的指针。并且虚函数位于程序的RODATA区域，也就是全局只读区。

(gdb) x/2xg  0x0000555555557cb8
0x555555557cb8 <_ZTV4Wolf+16>:  0x0000555555555400      0x0000555555555440
(gdb) info address Wolf::~Wolf
Symbol "Wolf::~Wolf()" is a function at address 0x555555555440.
(gdb) info address Wolf::eat() const 
Symbol "Wolf::eat() const" is a function at address 0x555555555400.

总结一下，简单的认识vptr和vtable：

每一个实例都存储着一个vptr，一般是放在offset=0的地方，它指向实例对应的vtable。
每个类都对应着一个vtable，存储在RODATA区域，存储着所有虚函数的地址。

更具体的行为是由编译器的设计决定的。

继承

简单的继承

简单的 vptr & vtable

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