靜態聯編和動態聯編
當我們使用程序調用函數的時候，究竟應該執行哪一個代碼塊呢?將源代碼中的函數調用解釋為執行特定的函數代碼塊這個過程被稱為函數名聯編(binding)。
在C語言當中，這非常簡單，因為每個函數名都對應一個不同的函數。而在C++當中，由于支持了函數重載，使得這個任務變得更加復雜。編譯器必須要查看函數的參數以及函數名才能確定。好在函數的選擇以及參數在編譯的時候都是確定的，所以這部分聯編在編譯時就能完成，這種聯編被稱為靜態聯編。
在有了虛函數之后， 這個工作變得更加復雜。因為使用哪一個函數不能在編譯時確定了，因為編譯器不知道用戶將選擇哪個類型的對象。所以，編譯器必須能在程序運行的時候選擇正確的虛函數，這被稱為動態聯編。
指針和引用類型的兼容性
在C++當中，動態聯編與指針和引用調用方法相關，這是由繼承控制的。前文當中說過，公有繼承建立的is-a關系，使得我們可以用父類指針或引用指向子類的對象。而在C++當中，是不允許將一種類型的地址賦值給另外一種類型的指針的。
下面兩種操作都是非法的。
- double x = 2.5;
- int *pi = &x; // 非法
- long &r = x; // 非法
將派生類引用或指針轉換成基類的引用和指針稱為向上強制轉換(upcasting)，這種規則是is-a關系的一部分。因為派生類繼承了基類當中所有的數據成員和成員函數，因此基類成員能夠進行的操作都適用于子類成員，所以向上強制轉換是可傳遞的。
如果反過來呢?將父類對象傳遞給子類指針呢?這種操作被稱為向下強制轉換(downcasting)，在不使用強制轉換的前提下是不允許的。因為is-a關系通常是不可逆的，派生類當中往往新增了一些數據成員或方法，不能保證在父類對象上一樣還能兼容。
虛函數的工作原理
我們在使用虛函數的時候其實可以不需要知道當中的實現原理，但是了解了工作原理能夠幫助我們更好地理解理念。另外在C++相關的開發面試當中經常會問起類似的實現細節。
通常，編譯器處理虛函數的方法是：給每一個對象添加一個隱藏成員，這個成員當中保存了一個指向函數地址數組的指針，這種數組稱為虛函數表。
這個虛函數表中存儲了當前這個類對象的聲明的虛函數的地址，我們來看一個例子：
- class Human {
- private:
- ...
- char name[40];
- public:
- virtual void show_name();
- virtual void show_all();
- ...
- };
- class Hero : public Human{
- private:
- ...
- char power[20];
- public:
- void show_all();
- virtual void show_power();
- ...
- };
對于Human類型的對象，它當中除了類中聲明的內容之外，還會額外多一個指針，指向一個列表，比如是[1024,1222]。
這里的1024和1222分別是show_name和show_all兩個函數代碼塊的地址。
同樣Hero子類當中也會有這樣一個指針指向一個虛函數的列表，由于我們在Hero子類當中沒有重載show_name方法，所以Hero類型的對象中的列表中的第一個元素仍然是1024。由于我們重載了show_all方法，以及我們新增了一個show_power的虛函數，因此它的虛函數列表可能是[1024,2333,3777]。
簡單來說，當我們調用虛函數的時候， 編譯器會先通過每個對象中的虛函數列表指針拿到虛函數列表。然后在找到對應位置的虛函數代碼塊的地址，最后進行執行。
顯然這個過程涉及到維護虛函數地址表，以及函數執行時有額外的查表操作，既帶來了存儲空間的消耗，也帶來了性能的消耗。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/m2NVY9LBroCeEP-t844FxA
