C++中的多态（动态多态）究竟是如何实现的？

       为了叙述简便，在本文中，将动态多态性一律简化为多态性。

       在前面的文章中，我们已经简要介绍了C++的多态性，也介绍了C++的虚函数表，下面，我们来看看C++是如何利用虚函数机制来实现多态性的。（题外话：实现多态性并不一定需要用到虚函数机制）。下面，我们还是从程序的角度来看，为了便于热身，我们来看一个极为简单的程序：

#include <iostream>
using namespace std;

class E
{
public:

virtual void f()
{
cout << "E::f" << endl;
};

virtual void g()
{
cout << "E::g" << endl;
};
};

class M : public E
{
public:
virtual void g()
{
cout << "M::g" << endl;
};
};

int main()
{
E e;
M m;

E *p = &e;
p->f(); // E::f
p->g(); // E::g

p = &m;
p->f(); // E::f
p->g(); // M::g

return 0;
}

      为什么同样是调用p->g();这个语句，得到了截然不同的结果呢？因为多态嘛！那这种多态性是如何实现的呢？废话不多说，直接上代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class E
{
public:

// 为了方便叙述，故把公开a和b, 在实际系统中，很少这样做
int a;
int b;

virtual void f()
{
cout << "E::f" << endl;
};

virtual void g()
{
cout << "E::g" << endl;
};
};

class M : public E
{
public:

int c;
virtual void g()
{
cout << "M::g" << endl;
};
};

int main()
{
E e;
e.a = 1;
e.b = 2;
cout << &e << endl;                    // e的VTABLE的地址:   0012FF74
cout << (int *)&e << endl;             // eVPTR的地址:       0012FF74
cout << &e.a << endl;                  // e.a的地址：        0012FF78
cout << &e.b << endl;                  // e.b的地址：        0012FF7C

cout << (void *)*((int *)&e) << endl;  // eVPTR的值          0046F028
cout << *((int *)&e + 1) << endl;      // e.a的值:           1
cout << *((int *)&e + 2) << endl;      // e.b的值:           2

cout << (void *)*(int *)(*(int *)&e) << endl;        // E的f函数的地址： 0040128F
cout << (void *)*((int *)(*(int *)&e) + 1) << endl;  // E的g函数的地址： 004011BD

cout << "---------" << endl;

M m;
m.a = 3;
m.b = 4;
m.c = 5;
cout << &m << endl;                    // m的VTABLE的地址:   0012FF64
cout << (int *)&m << endl;             // mVPTR的地址:       0012FF64
cout << &m.a << endl;                  // m.a的地址：        0012FF68
cout << &m.b << endl;                  // m.b的地址：        0012FF6C
cout << &m.c << endl;                  // m.c的地址：        0012FF70

cout << (void *)*((int *)&m) << endl;  // mVPTR的值          0046F034
cout << *((int *)&m + 1) << endl;      // m.a的值:           3
cout << *((int *)&m + 2) << endl;      // m.b的值:           4
cout << *((int *)&m + 3) << endl;      // m.c的值:           5

cout << (void *)*(int *)(*(int *)&m) << endl;        // E的f函数的地址： 0040128F
cout << (void *)*((int *)(*(int *)&m) + 1) << endl;  // M的g函数的地址： 004011A8

E *p = &e;
p->f(); // E::f
p->g(); // E::g

E *q = &m;
q->f(); // E::f
q->g(); // M::g

return 0;
}

      为了理解上面的程序和结果，我来画一幅图，大家就能大致明白，图如下：



       为了配合理解上图，下面随即给出调试程序的结果图：





       现在应该清楚了用虚函数实现多态性的原理了吧！OK，最后感叹一句：Everything should be made as simple as possible.