Apakah fungsi maya dalam C dan bagaimana ia membolehkan polimorfisme?

Memahami fungsi maya dan polimorfisme

Dalam C, fungsi maya adalah fungsi ahli yang diisytiharkan dalam kelas menggunakan kata kunci virtual . Tujuan utama mereka adalah untuk membolehkan polimorfisme, konsep pengaturcaraan berorientasikan objek yang kuat (OOP) yang membolehkan anda merawat objek kelas yang berbeza dengan cara yang seragam. Ini dicapai melalui penghantaran runtime.

Apabila fungsi maya dipanggil pada objek, fungsi sebenar yang akan dilaksanakan tidak ditentukan pada masa kompilasi (mengikat statik). Sebaliknya, ia ditentukan pada runtime (mengikat dinamik) berdasarkan jenis dinamik objek (jenis objek pada runtime). Ini bermakna jika anda mempunyai penunjuk kelas asas yang menunjuk kepada objek kelas yang diperoleh, dan penunjuk memanggil fungsi maya, versi kelas yang diperolehi dari fungsi itu akan dilaksanakan.

Mari kita gambarkan dengan contoh:

 <code class="c  ">class Animal { public: virtual void makeSound() { // Virtual function std::cout makeSound(); // Output: Woof! (Runtime polymorphism) animal = new Cat(); animal->makeSound(); // Output: Meow! (Runtime polymorphism) delete animal; return 0; }</code>

Dalam contoh ini, makeSound adalah fungsi maya. Walaupun animal diisytiharkan sebagai penunjuk Animal , fungsi makeSound yang betul (sama ada Dog atau Cat ) dipanggil pada runtime bergantung pada jenis objek sebenar. Ini adalah intipati polimorfisme yang didayakan oleh fungsi maya. Tanpa kata kunci virtual , versi makeSound Animal akan selalu dipanggil, tanpa mengira jenis objek sebenar (statik penghantaran).

Mengapa fungsi maya penting untuk pengaturcaraan berorientasikan objek di C?

Kepentingan fungsi maya di OOP

Fungsi maya adalah penting untuk mencapai beberapa prinsip OOP utama:

• Polymorphism: Seperti yang dibincangkan di atas, mereka adalah asas polimorfisme runtime, yang membolehkan anda menulis kod fleksibel dan diperpanjang yang dapat mengendalikan objek kelas yang berbeza secara seragam. Ini mengelakkan keperluan logik bersyarat yang luas berdasarkan jenis objek.
• Extensibility: Anda boleh dengan mudah menambah kelas yang diperolehi baru tanpa mengubah kod kelas asas sedia ada. Mekanisme fungsi maya secara automatik mengendalikan panggilan ke fungsi yang ditindas yang sesuai dalam kelas yang diperolehi.
• Kebolehgunaan semula kod: Fungsi maya mempromosikan kebolehgunaan semula kod dengan membenarkan kelas yang diperoleh untuk mewarisi dan memperluaskan fungsi kelas asas tanpa perlu menulis semula keseluruhan fungsi. Mereka membenarkan pengkhususan tingkah laku.
• Abstraksi: Fungsi maya menyumbang kepada abstraksi dengan menyembunyikan butiran pelaksanaan. Kod klien berinteraksi dengan antara muka kelas asas, tidak menyedari butiran pelaksanaan khusus kelas yang diperolehi.

Bagaimanakah fungsi maya berbeza daripada fungsi ahli biasa di C?

Fungsi ahli maya vs biasa

Perbezaan utama terletak pada bagaimana mereka terikat:

• Fungsi Maya: Terikat pada Runtime (Dinamik Dispatch). Fungsi yang sesuai ditentukan berdasarkan jenis dinamik objek pada masa panggilan fungsi. Mereka memerlukan jadual fungsi maya (vtable) untuk mencapai pengikatan runtime ini.
• Fungsi Ahli Biasa: Terikat pada Masa Penyusunan (Statik Dispatch). Pengkompil menentukan fungsi yang hendak dipanggil berdasarkan jenis statik objek (jenis yang diisytiharkan dalam kod). Tiada vtable yang terlibat.

Perbezaan lain ialah kata kunci virtual . Fungsi maya diisytiharkan menggunakan kata kunci virtual dalam kelas asas. Kelas yang diperolehi boleh mengatasi mereka menggunakan kata kunci override (c 11 dan kemudian). Fungsi ahli biasa tidak menggunakan kata kunci virtual . Mengatasi fungsi yang tidak murni dalam kelas yang diperoleh hanya mewujudkan fungsi yang baru dan berasingan; Ia tidak menggantikan fungsi kelas asas dengan cara yang mengatasi fungsi maya.

Apakah implikasi prestasi menggunakan fungsi maya di C?

Implikasi prestasi fungsi maya

Walaupun fungsi maya memberikan kelebihan yang signifikan dari segi fleksibiliti kod dan kebolehkerjaan, mereka memperkenalkan beberapa overhead prestasi:

• Overhead vtable: Setiap kelas dengan fungsi maya mempunyai vtable yang berkaitan, yang merupakan jadual penunjuk fungsi. Ini menambah sedikit overhead memori.
• Panggilan fungsi tidak langsung: Memanggil fungsi maya melibatkan panggilan fungsi tidak langsung melalui vtable. Panggilan tidak langsung ini biasanya lebih perlahan daripada panggilan fungsi langsung ke fungsi ahli biasa. Pengkompil tidak dapat mengoptimumkan panggilan tidak langsung kerana ia tidak tahu pada masa penyusunan fungsi yang akan dilaksanakan.

Walau bagaimanapun, kesan prestasi biasanya diabaikan dalam kebanyakan aplikasi. Overhead panggilan fungsi maya tunggal adalah kecil, dan manfaat polimorfisme dan pemeliharaan kod sering melebihi kos prestasi kecil. Hanya dalam bahagian kod kritikal yang sangat kritikal mungkin kesan prestasi menjadi penting. Penyusun moden juga menggunakan pelbagai teknik pengoptimuman untuk meminimumkan overhead panggilan fungsi maya. Profil disyorkan untuk mengenal pasti kemunculan prestasi sebenar dalam senario dunia sebenar. Pengoptimuman pramatang berdasarkan semata -mata pada penggunaan fungsi maya sering tidak perlu.

Atas ialah kandungan terperinci Apakah fungsi maya dalam C dan bagaimana ia membolehkan polimorfisme?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!