c# - 虚函数 C#

Question

我明白什么是虚函数。但我不明白它们在内部是如何工作的？

class Animal
{
    virtual string Eat()
    {
        return @"Eat undefined";
    }
}

class Human : Animal
{
    override string Eat()
    {
         return @"Eat like a Human";
    }
}


class Dog : Animal
{
    new string Eat()
    {
         return @"Eat like a Dog";
    }
}

static void Main()
{
    Animal _animal = new Human();
    Console.WriteLine(_animal.Eat());
    _animal = new Dog();
    Console.WriteLine(_animal.Eat());
}

上面的输出给出:

Eat like a Human
Eat undefined

在上面的代码中，_animal 是引用 Human 对象或 Dog 对象的 Animal 类型。这是什么意思？我在内存中了解到 _animal 包含一个指向 Human 或 Dog 对象的地址。它如何决定调用哪个函数。在第一种情况下，我覆盖了，因此调用了子的实现，但在第二种情况下，我使用了 new，因此调用了父的实现。你能解释一下幕后发生了什么吗？

提前致谢尼克

Answer 1

它是这样工作的。想象一下，编译器将您的类重写成这样:

class VTable
{
    public VTable(Func<Animal, string> eat)
    {
        this.AnimalEat = eat;
    }
    public readonly Func<Animal, string> AnimalEat;
}

class Animal
{
    private static AnimalVTable = new VTable(Animal.AnimalEat);
    private static string AnimalEat(Animal _this)
    { 
        return "undefined"; 
    }
    public VTable VTable;
    public static Animal CreateAnimal() 
    { 
        return new Animal() 
            { VTable = AnimalVTable }; 
    }
}

class Human : Animal
{
    private static HumanVTable = new VTable(Human.HumanEat); 
    private static string HumanEat(Animal _this)
    {
        return "human"; 
    }
    public static Human CreateHuman()
    {
        return new Human() 
            { VTable = HumanVTable };
    }
}

class Dog : Animal
{
    public static string DogEat(Dog _this) { return "dog"; }
    public static Dog CreateDog()
    {
        return new Dog() 
            { VTable = AnimalVTable } ;
    }
}

现在考虑这些调用:

Animal animal;
Dog dog;
animal = new Human();
animal.Eat();
animal = new Animal();
animal.Eat();
dog = new Dog();
dog.Eat();
animal = dog;
animal.Eat();

编译器的理由如下:如果接收者的类型是 Animal，那么对 Eat 的调用必须是对 animal.VTable.AnimalEat。如果接收者的类型是 Dog，那么调用必须是 DogEat。所以编译器将这些写成:

Animal animal;
Dog dog;
animal = Human.CreateHuman(); // sets the VTable field to HumanVTable
animal.VTable.AnimalEat(animal); // calls HumanVTable.AnimalEat
animal = Animal.CreateAnimal(); // sets the VTable field to AnimalVTable
animal.VTable.AnimalEat(animal); // calls AnimalVTable.AnimalEat
dog = Dog.CreateDog(); // sets the VTable field to AnimalVTable
Dog.DogEat(dog); // calls DogEat, obviously
animal = dog;
animal.VTable.AnimalEat(animal); // calls AnimalVTable.AnimalEat

正是它的工作原理。编译器在后台为你生成虚表，在编译时根据重载决议的规则决定是否通过虚表调用。

vtable 是在创建对象时由内存分配器设置的。 (我的草图在这方面是一个谎言，因为 vtable 是在 调用 ctor 之前设置的，而不是之后设置的。)

虚方法的“this”实际上是作为一个不可见的形参偷偷传递给方法的。

有道理吗？