C++和java多态的区别

C++和java多态的区别

转载自：http://www.cnblogs.com/plmnko/archive/2010/10/19/1855760.html

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。

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

C++和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。

在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

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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