《その189》仮想関数テーブル: C++，C++/CX に挑戦！

2017年12月19日

《その189》仮想関数テーブル

　仮想関数テーブル

　次の (１), (２) のプログラムの相違点は、基底クラス Aaa のメンバ関数 f が仮想関数であるかないかだけです。
具体的には、Aaa のメンバ関数 f() の前に "virtual" が付いているかいないかの違いです。

　(１) には "virtual" があるので、Aaa&型参照 ref の参照先 obj_b の型は動的な型 Bbb であり、関数 f() を呼び出した場合には Bbb::f() が呼ばれます。

　多相的クラスには、最終オーバライダ（派生により最終的にオーバライドされた関数）へのポインタを記録した仮想関数テーブルが用意されており、プログラムは、そのテーブルを参照して Bbb::f() を呼び出します。
　多相的クラスのオブジェクトは、そのクラス用の仮想関数テーブルへのポインタを持っていますから、各オブジェクトは、必要な時に、仮想関数テーブルを参照できるわけです。

　仮想関数を利用する場合には、このように、各オブジェクトが仮想関数テーブルへのポインタ用の領域を持ち、さらに、仮想関数テーブルも記憶域を占有しますから、メモリの消費がその分だけ増加します。

　(２) には "virtual" がないので、Aaa&型参照 ref の参照先 obj_b の型は静的な型 Aaa であり、関数 f() を呼び出した場合には Aaa::f() が呼ばれます。

プログラム(１)　仮想関数有りの場合


// ------------------------------------
#include <typeinfo>
#include <iostream>
using namespace std;

class Aaa {
public:
    virtual void f() { cout << "Aaa::f()" << '\n'; }
};

class Bbb : public Aaa {
public:
    void f() { cout << "Bbb::f()" << '\n'; }
};

int main() {
    Bbb obj_b;
    Aaa& ref = obj_b;

    cout << typeid(obj_b).name() << '\n';
    // obj_b は常に class Bbb型です。 

    cout << typeid(ref).name() << '\n';
    // ｸﾗｽ Bbb は多相的ｸﾗｽ(仮想関数を有するｸﾗｽ)なので、
    //                   Bbb型オブジェクト obj_b への
    //                   Aaa&型の参照 ref は､動的な型
    //                   Bbb です。

    obj_b.f();
    // Bbb::f() が呼び出されます。

    ref.f();
    // f() が仮想関数なので、Bbb::f() が呼び出されます。
}
// ------------------------------------

プログラム(２)　仮想関数無しの場合


// ------------------------------------
#include <typeinfo>
#include <iostream>
using namespace std;

class Aaa {
public:
   void f() { cout << "Aaa::f()" << '\n'; }
};

class Bbb : public Aaa {
public:
    void f() { cout << "Bbb::f()" << '\n'; }
};

int main() {
    Bbb obj_b;
    Aaa& ref = obj_b;

    cout << typeid(obj_b).name() << '\n';
    // obj_b は常に class Bbb型です。 

    cout << typeid(ref).name() << '\n';
    // ｸﾗｽ Bbb は多相的ｸﾗｽではないので、
    //                   Bbb型オブジェクト obj_b への
    //                   Aaa&型の参照 ref は､静的な型
    //                   Aaa です。

    obj_b.f();
    // Bbb::f() が呼び出されます。

    ref.f();
    // Aaa::f() が呼び出されます。
}
// ------------------------------------