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您现在的位置: 天极网 > 开发>技术文档>C++和java多态的区别

不仅仅是名字相同 C++和java多态的区别

天极网开发频道 2010-10-20 15:10 我要吐槽

C++中,如果父类中的函数前边标有virtual,才显现出多态。

如果父类func是virtual的,则

Super *p =new Sub();

p->func(); // 调用子类的func

如果不是virtual的,p->func将调用父类原来的函数。

 

Java中,不管写不写virtual都是多态的,子类的同名函数会override父类的。与C++很不同的是,初始化的过程也不相同。在还未初始化子类的时候,子类的同名函数就已经覆盖了父类的了。例如:

public class Super {
    public Super() {
        System.out.println("super constructor...");
        m();
    }

    protected void m() {

        System.out.println("test");
    }
}

 

public class Sub extends Super{
    private final Date date;
    public Sub(){

            System.out.println("sub constructor...");        
        date=new Date();}
    public void m()
    {
        System.out.println(date);
    }

    public static void main(String[] args)
    { 
        Super test1=new Sub();

        test1.m();  //执行的子类的m
    }
}

new Sub的时候首先调用Super,Super构造函数调用的m就已经是被Sub覆盖的m,所以会print出null(因为日期没有初始化)。所以在java中,不要在父类构造函数中调用外部可改变的方法,有可能会输出可改变方法中还没初始化的东西。

但是,同样的初始化在C++中,初始化一个子类的时候,父类调用的m,是父类自己的m,不会调用子类的。

——————

另外一个参考也很有用:http://7880.com/info/Article-51701560.html,如下:

C++java中多态机制的异同

以前我有个错误的观点:即使在C++和java中多态性的实现机制可能不同,但它们的表现形式应该相同,也就是说如果代码结构相同,那么执行结果也应该相同。可惜事与愿违,事情并不总是你想象中的那样子。(在看下文以前,你最好先考虑一下这个问题,你有什么看法呢?)

ok,让我们进入正题。

首先本文不讨论面向对象编程的基本概念,如封装、继承和数据抽象等,这方面的资料现在应该多如牛毛,只是稍微提一下多态性的概念。根据Bjarne Stoustrup的说法,多态性其实就是方法调用的机制,也就是说当在编译时无法确定一个对象的实际类型时,应当能够在运行时基于对象的实际类型来决定调用的具体方法(动态绑定)。

我们先来看一下在C++中的函数调用方式:

Ø 普通函数调用:具体调用哪个方法在编译时间就可以决定(通过查找编译器的符号表),同时在使用标准过程调用机制基础上增加一个表示对象身份的指针(this指针)。

Ø 虚函数调用:函数调用依赖于对象的实际类型,一般地说,对象的实际类型只能在运行时间才能确定。虚函数一般要有两个步骤来支持,首先每一个类产生出一堆指向虚函数的指针,放在表格中,这个表格就叫虚函数表(virtual table);然后每一个类对象(class object)会添加一个指向相关虚函数表(virtual table)的指针,通常这个指针叫做vptr。

java中又是如何的呢?恩,区别还是满大的。在java虚拟机中,类实例的引用就是指向一个句柄(handle)的指针,而该句柄(handle)其实是一对指针:其中一个指针指向一张表,该表格包含了对象的方法列表以及一个指向类对象(表示对象类型)的指针;另一个指针指向一块内存地址,该内存是从java堆中为对象的数据而分配出来的。

唔,你要说了,好象差不多嘛,不是都要维护一张函数表吗?别急,让我们先看一下例子,这样你就能更好的理解它们之间的区别到底有多大了。

下面是C++和java的例子,不看后面的答案,你能够正确说出它们的执行结果吗?

例1:C++

class Base

{

public:

Base()

{

init();

}

virtual ~Base() {}

public:

virtual void do_init()

{

init();

}

protected:

virtual void init()

{

cout << "in Base::init()" << endl;

}

};

class Derived : public Base

{

public:

Derived()

{

init();

}

protected:

void init()

{

cout << "in Derived::init()" << endl;

}

};

int main(int argc, char* argv[])

{

Base* pb;

pb = new Derived();

delete pb;

return 0;

}

例2:java

class Base

{

public Base()

{

init();

}

protected void init()

{

System.out.println("in Base::init()");

}

public void do_init()

{

init();

}

}

class Derived extends Base

{

public Derived()

{

init();

}

protected void init()

{

System.out.println("in Derived::init()");

}

}

public class Test

{

public static void main(String[] args)

{

Base base = new Derived();

}

}

例1的执行结果是:

in Base::init()

in Derived::init()

例2的执行结果是:

in Derived::init()

in Derived::init()

看了结果后,你是马上顿悟呢抑或是处于疑惑中呢?ok,我们来分析一下两个例子的执行过程。

首先看一下例1(C++的例子):

1. Base* pb; 只是声明,不做什么。

2. pb = new Derived();

1) 调用new操作符,分配内存。

2) 调用基类(本例中是Base)的构造函数

3) 在基类的构造函数中调用init(),执行程序首先判断出当前对象的实际类型是Base(Derived还没构造出来,当然不会是Derived),所以这里调用的是Base::init()。

4) 调用派生类(本例中是Derived)的构造函数,在这里同样要调用init(),执行程序判断出当前对象的实际类型是Derived,调用Derived::init()。

3. delete pb; 无关紧要。

例2(java的例子)的执行过程:

1. Base base = new Derived();

1) 分配内存。

2) 调用基类(本例中是Base)的构造函数

3) 在基类的构造函数中调用init(),执行程序首先判断出当前对象的实际类型是Derived(对,Derived已经构造出来,它的函数表当然也已经确定了)所以这里调用的是Derived::init()。

4) 调用派生类(本例中是Derived)的构造函数,在这里同样要调用init(),执行程序判断出当前对象的实际类型是Derived,调用Derived::init()。

明白了吧。java中的类对象在构造前(调用构造函数之前)就已经存在了,其函数表和对象类型也已经确定了,就是说还没有出生就已经存在了。而C++中只有在构造完毕后(所有的构造函数都被成功调用)才存在,其函数表和对象的实际类型才会确定。所以这两个例子的执行结果会不一样。当然,构造完毕后,C++与java的表现就都一样了,例如你调用Derived::do_init()的话,其执行结果是:

in Derived::init()。

个人认为,java中的多态实现机制没有C++中的好。还是以例子说明吧:

例子3:C++

class Base

{

public:

Base()

{

init();

}

virtual ~Base() {}

protected:

int value;

virtual void init()

{

value = 100;

}

};

class Derived : public Base

{

public:

Derived()

{

init();

}

protected:

void init()

{

cout << "value = " << value << endl;

// 做一些额外的初始化工作

}

};

int main(int argc, char* argv[])

{

Base* pb;

pb = new Derived();

delete pb;

return 0;

}

例4:java

class Base

{

public Base()

{

init();

}

protected int value;

protected void init()

{

value = 100;

}

}

class Derived extends Base

{

public Derived()

{

init();

}

protected void init()

{

System.out.println("value = " + value);

// 做一些额外的初始化工作

}

}

public class Test

{

public static void main(String[] args)

{

Base base = new Derived();

}

}

例3的执行结果是:

value = 10

例4的执行结果是:

value = 0

value = 0

从以上结果可以看出,java例子中应该被初始化的值(这里是value)没有被初始化,派生类根本不能重用基类的初始化函数。试问,如果初始化要在构造时完成,并且初始化逻辑比较复杂,派生类也需要额外的初始化,派生类是不是需要重新实现基类的初始化函数呢?这样的面向对象方法好不好呢?欢迎大家讨论。

作者的联系方式:smart_ttc@yahoo.com.cn

Reference:

1. Stanley B. Lippman:深度探索C++对象模型(Inside The C++ Object Model)。

---- 侯捷译,华中科技出版社 2001

 

——————

另外一个关于java的例子:

http://blog.csdn.net/lzz313/archive/2009/06/16/4274936.aspx

class Parent{

          int x=10;
          public Parent(){
               add(2);
          }
          void add(int y){
               x+=y;
          }
     }

     class Child extends Parent{
          int x=9;
          void add(int y){
               x+=y;
          }
          public static void main(String[] args){
               Parent p=new Child();
               System.out.println(p.x);
          }  
     }

  问输出结果是什么?
     答案应该是10。
     要理解结果为什么是10,需要首先明白下面的知识:
     (1)方法和变量在继承时的隐藏与覆盖
     隐藏:若B隐藏了A的变量或方法,那么B不能访问A被隐藏的变量或方法,但将B转换成A后可以访问A被隐藏的变量或者方法。
     覆盖:若B覆盖了A的变量或者方法,那么不仅B不能访问A被覆盖的变量或者方法,将B转换成A后同样不能访问A被覆盖的变量或者方法。
     (2)Java中变量与方法在继承中的隐藏与覆盖规则:
          一、父类的实例变量和类变量能被子类的同名变量隐藏。
          二、父类的静态方法被子类的同名静态方法隐藏,父类的实例方法被子类的同名实例方法覆盖。
          三、不能用子类的静态方法隐藏父类的实例方法,也不能用子类的实例方法覆盖父类的静态方法,否则编译器会异常。
          四、用final关键字修饰的最终方法不能被覆盖。
          五、变量只能被隐藏不会被覆盖,子类的实例变量可以隐藏父类的类变量,子类的类变量也可以隐藏父类的实例变量。
     在上面的试题中,子类Child的实例方法add(int y)覆盖了父类Parent的实例方法add(int y),而子类的实例变量x则是隐藏了父类的实例变量x。
     Child对象的初始化过程是:
     首先为父类的实例变量x分配内存空间,因为在定义变量x时为它赋了值(int x=10),所以会同时将这个值赋给x。
     其次调用父类的无参构造函数,Parent的构造函数中做的唯一的事情就是调用了add(2);
     第三、由于子类的add(int y)方法覆盖了父类的方法,所以add(2)实际调用的是子类的方法,在子类的add方法中做了如下操作x+=j;在这里由于子类的实例变量x隐藏了父类的实例变量x,所以这条语句是针对子类本身的,但是这时还没有为子类的实力变量x分配空间,它的默认值是0,加2之后是2。
     第四、父类初始化完毕后接着初始化子类,为子类的x分配内存空间并将它赋值为9,之前的add(2)操作白瞎了。
     再次注意Parent p=new Child();这条语句,它是用父类的引用指向子类的对象,而前面已经说过变量只会被隐藏不会被覆盖,所以这时的p.x值应该是父类的10,而不是子类的9;
     如果将输出语句换成下面的语句结果就是9了:
     System.out..println(((Child)p).x); //首先将p转换成Child类型

作者:天极网开发频道责任编辑:郑重)
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