首先需要確認的是,編譯器對非虛方法使用靜態(tài)聯(lián)編,對虛方法使用動態(tài)聯(lián)編。
看起來,在大多數(shù)情況下,動態(tài)聯(lián)編都更好,因為它讓程序能夠選擇為特定類型設計的方法,這樣問題就來了,既然動態(tài)聯(lián)編這么好,為什么還要設計兩種類型的聯(lián)編?為什么默認的聯(lián)編方法是靜態(tài)的而不是動態(tài)?
原因關鍵就在于效率。Strousstrup說過(很經(jīng)典,呵呵):C++的指導原則之一是,不要為不使用的特性付出代價(內(nèi)存或處理時間)。
因為通常情況下,編譯器處理虛函數(shù)的方法為:給每個對象添加一個隱藏成員,該成員中保存了一個指向函數(shù)地址數(shù)組的指針(稱為虛函數(shù)表 virtual function table,vtbl)。虛函數(shù)表中存儲了為類對象進行聲明的虛函數(shù)的地址。例如,基類包含一個指針,指向了基類中所有虛函數(shù)的地址表,派生類對象將包含一個指向獨立地址表的指針,如果派生類提供了虛函數(shù)的新定義,該虛函數(shù)表將保存新函數(shù)的地址,如果沒有重新定義,則保留原始版本的地址。調(diào)用虛函數(shù)時,程序?qū)⒉榭创鎯υ趯ο笾械膙tbl地址,然后轉(zhuǎn)向相應的函數(shù)地址表。
所以顯而易見的是,使用虛函數(shù)時,在內(nèi)存和執(zhí)行速度方面有一定的額外成本,包括:
每個對象都將增大,增大量為存儲地址的空間;對每個類,編譯器都創(chuàng)建一個虛函數(shù)地址表(數(shù)組);每個函數(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)成的習慣是,在設計類時,可能包含一些不在派生類重新定義的成員函數(shù),那么這些函數(shù)就不要設置為虛函數(shù)。這樣首先會有更好的效率,其次被聲明為虛函數(shù)的成員函數(shù)就表明是預期在派生類中會被重新定義的,在閱讀代碼時也將比較方便。