Для того чтобы обработать вызов виртуальной функции, нам нужна еще одна порция данных в объекте класса : информация о том, какая функция будет на самом деле вызываться при обращении к функции из класса . Для этого обычно в таблицу функций заносится ее адрес. Эта таблица обычно называется (таблица виртуальных функций), а ее адрес часто имеет имя (виртуальный указатель). Указатели обсуждаются в главах 17-18; здесь они действуют как ссылки. В конкретных реализациях языка таблица виртуальных функций и виртуальный показатель могут называться иначе. Добавив таблицу и указатели к нашему рисунку, получим следующую диаграмму.

Поскольку функция

— первая виртуальная функция, она занимает первую ячейку в таблице , за ней следует функция , вторая виртуальная функция. Класс может иметь сколько угодно виртуальных функций; его таблица может быть сколь угодно большой (по одной ячейке на каждую виртуальную функцию). Теперь, когда мы вызовем функцию , компилятор сгенерирует вызов функции, найденной в ячейке таблицы , соответствующей объекту . В принципе код просто следует по стрелкам на диаграмме.

Итак, если объект

относится к классу , будет вызвана функция . Если объект относится к типу, скажем, , который использует таблицу точно в том виде, в каком ее определил класс , то будет вызвана функция . Аналогично, поскольку в классе не определена его собственная функция , при вызове будет выполнена функция , если объект относится к классу . В принципе код, сгенерированный для вызова виртуальной функции, может просто найти указатель и использовать его для поиска соответствующей таблицы и вызова нужной функции оттуда. Для этого понадобятся два обращения к памяти и обычный вызов функции, — быстро и просто.

Класс

является абстрактным, поэтому мы не можем на самом деле непосредственно создать объект класса , но класс имеет точно такую же простую структуру, поскольку не добавляет никаких данных-членов и не определяет виртуальную функцию. Таблица виртуальных функций определяется для каждого класса, в котором определена виртуальная функция, а не для каждого объекта, поэтому таблицы незначительно увеличивают размер программы.

Обратите внимание на то, что на рисунке мы не изобразили ни одной невиртуальной функции. В этом не было необходимости, поскольку об этих функциях мы не можем сказать что-то особенное и они не увеличивают размеры объектов своего класса. Определение функции, имеющей то же имя и те же типы аргументов, что и виртуальная функция из базового класса (например,

), при котором функция из производного класса записывается в таблицу вместо соответствующей функции из базового класса, называется замещением (overriding). Например, функция замещает функцию .

Почему мы говорим о таблицах

и схемах размещения в памяти? Нужна ли нам эта информация, чтобы использовать объектно-ориентированное программирование? Нет. Однако многие люди очень хотят знать, как устроены те или иные механизмы (мы относимся к их числу), а когда люди чего-то не знают, возникают мифы. Мы встречали людей, которые боялись использовать виртуальные функции, “потому что они повышают затраты”. Почему? Насколько? По сравнению с чем? Как оценить эти затраты? Мы объяснили модель реализации виртуальных функций, чтобы вы их не боялись. Если вам нужно вызвать виртуальную функцию (для выбора одной из нескольких альтернатив в ходе выполнения программы), то вы не сможете запрограммировать эту функциональную возможность с помощью другого языкового механизма, который работал бы быстрее или использовал меньше памяти, чем механизм виртуальных функций. Можете сами в этом убедиться. 

14.3.2. Вывод классов и определение виртуальных функций

Мы указываем, что класс является производным, упоминая базовый класс перед его именем. Рассмотрим пример.

 

 По умолчанию члены структуры, объявляемой с помощью ключевого слова , являются открытыми (см. раздел 9.3) и наследуют открытые члены класса. Можно было бы написать эквивалентный код следующим образом:

Эти два объявления класса

совершенно эквивалентны, но вы можете провести множество долгих и бессмысленных споров о том, какой из них лучше. Мы считаем, что время, которое можно затратить на эти споры, лучше посвятить другим темам.

Не забудьте указать слово

, когда захотите объявить открытые члены класса. Рассмотрим пример.

В этом случае класс

считается закрытым базовым классом для класса , а открытые функции-члены класса становятся недоступными для класса . Вряд ли вы стремились к этому. Хороший компилятор предупредит вас о возможной ошибке. Закрытые базовые классы используются, но их описание выходит за рамки нашей книги.

Виртуальная функция должны объявляться с помощью ключевого слова

в объявлении своего класса, но если вы разместили определение функции за пределами класса, то ключевое слово указывать не надо.