虚函数的作用，为什么构造函数不能是虚函数

首先,让我们假设他是虚的

当我们在构造函数中时并调用虚函数大家都知道,对于普通的成员函数虚函数的调用是在运行时决定的(即晚捆绑因为在编译时无法知道这个对象是属于这个成员函数的那个类,还是属于由他派生出来的类)

然而,在构造函数中调用虚函数时,他所调用的仅仅是本地版本也就是说,虚函数在构造函数中并不工作!

第一,在概念上，构造函数的工作是把对象变成存在物。在任何构造函数中，对象可能只是部分被形成—我们只能知道基类已被初始化了，但不知道哪个类是从这个基类继承来的。然而，虚函数是“向前”和“向外”进行调用。它能调用在派生类中的函数。如果我们在构造函数中也这样做，那么我们所调用的函数可能 *** 作还没有被初始化的成员，这将导致灾难的发生。

第二,。当一个构造函数被调用时，它做的首要的事情之一是初始化它的VPTR。因此，它只能知道它是“当前”类的，而完全忽视这个对象后面是否还有继承者。当编译器为这个构造函数产生代码时，它是为这个类的构造函数产生代码--既不是为基类，也不是为它的派生类（因为类不知道谁继承它）。

所以它使用的VPTR必须是对于这个类的VTABLE。而且，只要它是最后的构造函数调用，那么在这个对象的生命期内，VPTR将保持被初始化为指向这个VTABLE。但如果接着还有一个更晚派生的构造函数被调用，这个构造函数又将设置VPTR指向它的VTABLE，等直到最后的构造函数结束。VPTR的状态是由被最后调用的构造函数确定的。这就是为什么构造函数调用是从基类到更加派生类顺序的另一个理由。

但是，当这一系列构造函数调用正发生时，每个构造函数都已经设置VPTR指向它自己的VTABLE。如果函数调用使用虚机制，它将只产生通过它自己的VTABLE的调用，而不是最后的VTABLE（所有构造函数被调用后才会有最后的VTABLE）。

另外，许多编译器认识到，如果在构造函数中进行虚函数调用，应该使用早捆绑，因为它们知道晚捆绑将只对本地函数产生调用。无论哪种情况，在构造函数中调用虚函数都没有结果。

所以,构造函数不能是虚的,然而,对于析构函数来说他常常是,而且最好是虚的!这个此处暂时不议

有虚函数的话就有虚表，虚表保存虚函数地址，一个地址占用的长度根据编译器不同有可能不同，vs里面是8个字节，在devc++里面是4个字节。类和结构体的对齐方式相同，有两条规则

1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行

下面是我收集的关于内存对齐的一篇很好的文章：

在最近的项目中，我们涉及到了“内存对齐”技术。对于大部分程序员来说，“内存对齐”对他们来说都应该是“透明的”。“内存对齐”应该是编译器的 “管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再透明了。

一、内存对齐的原因

大部分的参考资料都是如是说的：

1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：

1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。

2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。

3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

三、试验

我们通过一系列例子的详细说明来证明这个规则吧!

我试验用的编译器包括GCC 342和VC60的C编译器，平台为Windows XP + Sp2。

我们将用典型的struct对齐来说明。首先我们定义一个struct：

#pragma pack(n) / n = 1, 2, 4, 8, 16 /

struct test_t {

int a;

char b;

short c;

char d;

};

#pragma pack(n)

首先我们首先确认在试验平台上的各个类型的size，经验证两个编译器的输出均为：

sizeof(char) = 1

sizeof(short) = 2

sizeof(int) = 4

我们的试验过程如下：通过#pragma pack(n)改变“对齐系数”，然后察看sizeof(struct test_t)的值。

1、1字节对齐(#pragma pack(1))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 8 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(1)

struct test_t {

int a; / 长度4 < 1 按1对齐；起始offset=0 0%1=0；存放位置区间[0,3] /

char b; / 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] /

short c; / 长度2 > 1 按1对齐；起始offset=5 5%1=0；存放位置区间[5,6] /

char d; / 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=7 7%1=0；存放位置区间[7] /

};

#pragma pack()

成员总大小=8

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 1) = 1

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 8 / 8%1=0 / [注1]

2、2字节对齐(#pragma pack(2))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 10 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(2)

struct test_t {

int a; / 长度4 > 2 按2对齐；起始offset=0 0%2=0；存放位置区间[0,3] /

char b; / 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] /

short c; / 长度2 = 2 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] /

char d; / 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] /

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 10 / 10%2=0 /

3、4字节对齐(#pragma pack(4))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(4)

struct test_t {

int a; / 长度4 = 4 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] /

char b; / 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] /

short c; / 长度2 < 4 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] /

char d; / 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] /

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 4) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 / 12%4=0 /

4、8字节对齐(#pragma pack(8))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(8)

struct test_t {

int a; / 长度4 < 8 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] /

char b; / 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] /

short c; / 长度2 < 8 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] /

char d; / 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] /

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 / 12%4=0 /

5、16字节对齐(#pragma pack(16))

输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]

分析过程：

1) 成员数据对齐

#pragma pack(16)

struct test_t {

int a; / 长度4 < 16 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] /

char b; / 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] /

short c; / 长度2 < 16 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] /

char d; / 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] /

};

#pragma pack()

成员总大小=9

2) 整体对齐

整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 16) = 4

整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 / 12%4=0 /

四、结论

8字节和16字节对齐试验证明了“规则”的第3点：“当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果”。另外内存对齐是个很复杂的东西，上面所说的在有些时候也可能不正确。呵呵^_^

[注1]

什么是“圆整”？

举例说明：如上面的8字节对齐中的“整体对齐”，整体大小=9 按 4 圆整 = 12

圆整的过程：从9开始每次加一，看是否能被4整除，这里9，10，11均不能被4整除，到12时可以，则圆整结束。