首先需要確認(rèn)的是,編譯器對(duì)非虛方法使用靜態(tài)聯(lián)編,對(duì)虛方法使用動(dòng)態(tài)聯(lián)編。
看起來(lái),在大多數(shù)情況下,動(dòng)態(tài)聯(lián)編都更好,因?yàn)樗尦绦蚰軌蜻x擇為特定類(lèi)型設(shè)計(jì)的方法,這樣問(wèn)題就來(lái)了,既然動(dòng)態(tài)聯(lián)編這么好,為什么還要設(shè)計(jì)兩種類(lèi)型的聯(lián)編?為什么默認(rèn)的聯(lián)編方法是靜態(tài)的而不是動(dòng)態(tài)?
原因關(guān)鍵就在于效率。Strousstrup說(shuō)過(guò)(很經(jīng)典,呵呵):C++的指導(dǎo)原則之一是,不要為不使用的特性付出代價(jià)(內(nèi)存或處理時(shí)間)。
因?yàn)橥ǔG闆r下,編譯器處理虛函數(shù)的方法為:給每個(gè)對(duì)象添加一個(gè)隱藏成員,該成員中保存了一個(gè)指向函數(shù)地址數(shù)組的指針(稱(chēng)為虛函數(shù)表 virtual function table,vtbl)。虛函數(shù)表中存儲(chǔ)了為類(lèi)對(duì)象進(jìn)行聲明的虛函數(shù)的地址。例如,基類(lèi)包含一個(gè)指針,指向了基類(lèi)中所有虛函數(shù)的地址表,派生類(lèi)對(duì)象將包含一個(gè)指向獨(dú)立地址表的指針,如果派生類(lèi)提供了虛函數(shù)的新定義,該虛函數(shù)表將保存新函數(shù)的地址,如果沒(méi)有重新定義,則保留原始版本的地址。調(diào)用虛函數(shù)時(shí),程序?qū)⒉榭创鎯?chǔ)在對(duì)象中的vtbl地址,然后轉(zhuǎn)向相應(yīng)的函數(shù)地址表。
所以顯而易見(jiàn)的是,使用虛函數(shù)時(shí),在內(nèi)存和執(zhí)行速度方面有一定的額外成本,包括:
每個(gè)對(duì)象都將增大,增大量為存儲(chǔ)地址的空間;對(duì)每個(gè)類(lèi),編譯器都創(chuàng)建一個(gè)虛函數(shù)地址表(數(shù)組);每個(gè)函數(shù)調(diào)用都需要執(zhí)行一步額外的操作,即到表中查找地址。
所以咱們要養(yǎng)成的習(xí)慣是,在設(shè)計(jì)類(lèi)時(shí),可能包含一些不在派生類(lèi)重新定義的成員函數(shù),那么這些函數(shù)就不要設(shè)置為虛函數(shù)。這樣首先會(huì)有更好的效率,其次被聲明為虛函數(shù)的成員函數(shù)就表明是預(yù)期在派生類(lèi)中會(huì)被重新定義的,在閱讀代碼時(shí)也將比較方便。