仮想関数のしくみ

仮想関数の特徴

コンストラクタ以外のメンバ関数はvirtualをつけることにより仮想関数にできる。
仮想関数は、ポインタ（または参照変数）を通して呼ばれるとき、実際のオブジェクトのクラスのポインタから呼ばれるのと同じように動く。
（注：(*p).func(); という書き方でもポインタ呼出しと同じになる。）
基底クラスで仮想関数ならば派生クラスでも仮想になる。一旦、仮想にすると、派生クラスで非仮想にはできない。また、派生クラスで再定義する場合、引数を戻り値の型も全て同じでなければいけない。
アクセス制御など、その他の規則については、通常のメンバ関数と同じ規則に従う。また、メンバ関数のポインタ変数による呼び出しでは、スコープ解決演算子より、仮想呼び出しが優先される。

例

	struct A {
		virtual void print(){cout << "A\n"}
	};
	struct B : A {
		void print(){cout << "B\n"}
	};
		A* p = new B;
		p->print();	// Bと表示される。

確認

仮想関数が１つでもあると、オブジェクトには仮想関数テーブル（クラスに１つできる）の先頭のアドレスを指すポインタ変数が追加される。また、仮想関数の呼び出しは、

	p->print();	→	(p->*(p->vfptr[0]))();

というように変形されているように呼び出される。（[0]は仮想関数テーブルの１番目の関数を意味している。）
これによって、仮想関数呼び出しが実現できることを確認してみよう。

仮想関数が１つでもあると、オブジェクトのサイズがポインタ分増える。（但し、アライメントによってパディングができることもあるので注意。）
仮想関数呼び出しは、ポインタを通して呼ばれないと起きない。仮想関数呼び出しのデバッグでは、ポインタ呼び出しになるようにしないといけない。
オブジェクトに追加されるvfptr（仮想関数テーブルを指すポインタ）は、コンパイラによって場所が異なる。VCでは先頭に、g++では最後に追加される。
vfptrのせいで、キャストによってポインタのアドレスがずれることがある。多重継承した場合のキャストでも起こる。
自分で作ってみよう。 ... 解答サンプル

演習

頭の中で考えてみよう！

struct A {
	virtual void func(){print();}
	void print(){cout << "A\n";}
};
struct B : A {
	void func(){print();}	// (ア)
	void print(){cout << "B\n";}
};

「A* p = new B; p->func();」としたときの出力を答えよ。 ...

（１）で（ア）がない場合の出力を答えよ。 ...

struct A {
	void func(){print();}
	virtual void print(){cout << "A\n";}
};
struct B : A {
	void func(){print();}	// (イ)
	void print(){cout << "B\n";}
};

「A* p = new B; p->func();」としたときの出力を答えよ。 ...

（３）で（イ）がない場合の出力を答えよ。 ...

struct A {
	（ウ）~A(){print();}
	（エ）void print(){cout << "A\n";}
};
struct B : A {
	~B(){print();}
	void print(){cout << "B\n";}
};

「A* p = new B; delete p;」としたときの出力を答えよ。 ...

（５）で（ウ）にvirtualと指定した場合の出力を答えよ。 ...

（５）で（エ）にvirtualと指定した場合の出力を答えよ。 ...

ヒント

メンバ関数の中から他のメンバ関数を呼び出すときは、this ポインタを介しているのと同じ意味になる。例：
```
	void func(){print();}	→	void func(){this->print();}
```
this ポインタは派生クラスのオブジェクトを指しているかもしれない。但し、コンストラクタとデストラクタに限り、this ポインタは必ず当該クラスの実体を指している。
派生クラスの実体が、作られときや壊されるときの順番については、ここを参照のこと。

戻る