—————-“<<endl;
Derived *pd = new Derived();
delete pd;
return 0;
}
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运行结果：


Base constructor
Derived constructor
Base destructor

Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor

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本例中定义了两个类，基类 Base 和派生类 Derived，它们都有自己的构造函数和析构函数。在构造函数中，会分配 100 个 char 类型的内存空间；在析构函数中，会把这些内存释放掉。

pb、pd 分别是基类指针和派生类指针，它们都指向派生类对象，最后使用 delete 销毁 pb、pd 所指向的对象。

从运行结果可以看出，语句delete pb;只调用了基类的析构函数，没有调用派生类的析构函数；而语句delete pd;同时调用了派生类和基类的析构函数。

**在本例中，不调用派生类的析构函数会导致 name 指向的 100 个 char 类型的内存空间得不到释放；除非程序运行结束由操作系统回收，否则就再也没有机会释放这些内存。这是典型的内存泄露。**

1. 为什么delete pb;不会调用派生类的析构函数呢？

因为这里的析构函数是非虚函数，通过指针访问非虚函数时，编译器会根据指针的类型来确定要调用的函数；也就是说，指针指向哪个类就调用哪个类的函数，这在前面的章节中已经多次强调过。pb 是基类的指针，所以不管它指向基类的对象还是派生类的对象，始终都是调用基类的析构函数。

2. 为什么delete pd;会同时调用派生类和基类的析构函数呢？

pd 是派生类的指针，编译器会根据它的类型匹配到派生类的析构函数，在执行派生类的析构函数的过程中，又会调用基类的析构函数。派生类析构函数始终会调用基类的析构函数，并且这个过程是隐式完成的，这在《C++析构函数》一节中已经讲到了。

更改上面的代码，将基类的析构函数声明为虚函数：

```c
class Base{
public:
    Base();
    virtual ~Base();
protected:
    char *str;
};

运行结果：

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Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
-------------------
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor

将基类的析构函数声明为虚函数后，派生类的析构函数也会自动成为虚函数。这个时候编译器会忽略指针的类型，而根据指针的指向来选择函数；也就是说，指针指向哪个类的对象就调用哪个类的函数。pb、pd 都指向了派生类的对象，所以会调用派生类的析构函数，继而再调用基类的析构函数。如此一来也就解决了内存泄露的问题。

在实际开发中，一旦我们自己定义了析构函数，就是希望在对象销毁时用它来进行清理工作，比如释放内存、关闭文件等，如果这个类又是一个基类，那么我们就必须将该析构函数声明为虚函数，否则就有内存泄露的风险。也就是说，大部分情况下都应该将基类的析构函数声明为虚函数。

注意，这里强调的是基类，如果一个类是最终的类，那就没必要再声明为虚函数了。

C++ 纯虚函数和抽象类详解

在C++中，可以将虚函数声明为纯虚函数，语法格式为：

1
virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = 0;

纯虚函数没有函数体，只有函数声明，在虚函数声明的结尾加上=0，表明此函数为纯虚函数。

最后的=0并不表示函数返回值为0，它只起形式上的作用，告诉编译系统“这是纯虚函数”。

包含纯虚函数的类称为抽象类（Abstract Class）。之所以说它抽象，是因为它无法实例化，也就是无法创建对象。原因很明显，纯虚函数没有函数体，不是完整的函数，无法调用，也无法为其分配内存空间。

抽象类通常是作为基类，让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现纯虚函数才能被实例化。

C++ 虚函数表

前面我们一再强调，当通过指针访问类的成员函数时：

  • 如果该函数是非虚函数，那么编译器会根据指针的类型找到该函数；也就是说，指针是哪个类的类型就调用哪个类的函数。
  • 如果该函数是虚函数，并且派生类有同名的函数遮蔽它，那么编译器会根据指针的指向找到该函数；也就是说，指针指向的对象属于哪个类就调用哪个类的函数。这就是多态。

编译器之所以能通过指针指向的对象找到虚函数，是因为在创建对象时额外地增加了虚函数表。

如果一个类包含了虚函数，那么在创建该类的对象时就会额外地增加一个数组，数组中的每一个元素都是虚函数的入口地址。不过数组和对象是分开存储的，为了将对象和数组关联起来，编译器还要在对象中安插一个指针，指向数组的起始位置。这里的数组就是虚函数表（Virtual function table），简写为vtable。

我们以下面的继承关系为例进行讲解：

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//People类
class People{
public:
    People(string name, int age);
public:
    virtual void display();
    virtual void eating();
protected:
    string m_name;
    int m_age;
};
People::People(string name, int age): m_name(name), m_age(age){ }
void People::display(){
    cout<<"Class People："<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了。"<<endl;
}
void People::eating(){
    cout<<"Class People：我正在吃饭，请不要跟我说话..."<<endl;
}
//Student类
class Student: public People{
public:
    Student(string name, int age, float score);
public:
    virtual void display();
    virtual void examing();
protected:
    float m_score;
};
Student::Student(string name, int age, float score):
    People(name, age), m_score(score){ }
void Student::display(){
    cout<<"Class Student："<<m_name<<"今年"<<m_age<<"岁了，考了"<<m_score<<"分。"<<endl;
}
void Student::examing(){
    cout<<"Class Student："<<m_name<<"正在考试，请不要打扰T啊！"<<endl;
}
//Senior类
class Senior: public Student{
public:
    Senior(string name, int age, float score, bool hasJob);
public:
    virtual void display();
    virtual void partying();
private:
    bool m_hasJob;
};
Senior::Senior(string name, int age, float score, bool hasJob):
    Student(name, age, score), m_hasJob(hasJob){ }
void Senior::display(){
    if(m_hasJob){
        cout<<"Class Senior："<<m_name<<"以"<<m_score<<"的成绩从大学毕业了，并且顺利找到了工作，Ta今年"<<m_age<<"岁。"<<endl;
    }else{
        cout<<"Class Senior："<<m_name<<"以"<<m_score<<"的成绩从大学毕业了，不过找工作不顺利，Ta今年"<<m_age<<"岁。"<<endl;
    }
}
void Senior::partying(){
    cout<<"Class Senior：快毕业了，大家都在吃散伙饭..."<<endl;
}
int main(){
    People *p = new People("赵红", 29);
    p -> display();
    p = new Student("王刚", 16, 84.5);
    p -> display();
    p = new Senior("李智", 22, 92.0, true);
    p -> display();
    return 0;
}

运行结果：

Class People：赵红今年29岁了。

Class Student：王刚今年16岁了，考了84.5分。

Class Senior：李智以92的成绩从大学毕业了，并且顺利找到了工作，Ta今年22岁。

各个类的对象内存模型如下所示：

图中左半部分是对象占用的内存，右半部分是虚函数表 vtable。在对象的开头位置有一个指针 vfptr，指向虚函数表，并且这个指针始终位于对象的开头位置。

仔细观察虚函数表，可以发现基类的虚函数在 vtable 中的索引（下标）是固定的，不会随着继承层次的增加而改变，派生类新增的虚函数放在 vtable 的最后。如果派生类有同名的虚函数遮蔽（覆盖）了基类的虚函数，那么将使用派生类的虚函数替换基类的虚函数，这样具有遮蔽关系的虚函数在 vtable 中只会出现一次。

当通过指针调用虚函数时，先根据指针找到 vfptr，再根据 vfptr 找到虚函数的入口地址。以虚函数 display() 为例，它在 vtable 中的索引为 0，通过 p 调用时：

p -> display();

编译器内部会发生类似下面的转换：

( *( *(p+0) + 0 ) )(p);

下面我们一步一步来分析这个表达式：

-
0是 vfptr 在对象中的偏移，p+0是 vfptr 的地址；

-
(p+0)是 vfptr 的值，而 vfptr 是指向 vtable 的指针，所以(p+0)也就是 vtable 的地址；

-
display() 在 vtable 中的索引（下标）是 0，所以( *(p+0) + 0 )也就是 display() 的地址；

-
知道了 display() 的地址，( _( _(p+0) + 0 ) )(p)也就是对 display() 的调用了，这里的 p 就是传递的实参，它会赋值给 this 指针。

可以看到，转换后的表达式是固定的，只要调用 display() 函数，不管它是哪个类的，都会使用这个表达式。换句话说，编译器不管 p 指向哪里，一律转换为相同的表达式。

转换后的表达式没有用到与 p 的类型有关的信息，只要知道 p 的指向就可以调用函数，这跟名字编码（Name Mangling）算法有着本质上的区别。

再来看一下 eating() 函数，它在 vtable 中的索引为 1，通过 p 调用时：

1
p -> eating();

编译器内部会发生类似下面的转换：

1
( *( *(p+0) + 1 ) )(p);

对于不同的虚函数，仅仅改变索引（下标）即可。

以上是针对单继承进行的讲解。当存在多继承时，虚函数表的结构就会变得复杂，尤其是有虚继承时，还会增加虚基类表。

多继承时的虚函数表

略

C++ typeid运算符：获取类型信息

typeid 运算符用来获取一个表达式的类型信息。类型信息对于编程语言非常重要，它描述了数据的各种属性：

  • 对于基本类型（int、float 等C++内置类型）的数据，类型信息所包含的内容比较简单，主要是指数据的类型。
  • 对于类类型的数据（也就是对象），类型信息是指对象所属的类、所包含的成员、所在的继承关系等。

类型信息是创建数据的模板，数据占用多大内存、能进行什么样的操作、该如何操作等，这些都由它的类型信息决定。

typeid 的操作对象既可以是表达式，也可以是数据类型，下面是它的两种使用方法：

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2
typeid( dataType )
typeid( expression )

dataType 是数据类型，expression 是表达式，这和 sizeof 运算符非常类似，只不过 sizeof 有时候可以省略括号( )，而 typeid 必须带上括号。

typeid 会把获取到的类型信息保存到一个 type_info 类型的对象里面，并返回该对象的常引用；当需要具体的类型信息时，可以通过成员函数来提取。typeid 的使用非常灵活，请看下面的例子（只能在 VC/VS 下运行）：

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#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;
class Base{ };
struct STU{ };
int main(){
    //获取一个普通变量的类型信息
    int n = 100;
    const type_info &nInfo = typeid(n);
    cout<<nInfo.name()<<" | "<<nInfo.raw_name()<<" | "<<nInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个字面量的类型信息
    const type_info &dInfo = typeid(25.65);
    cout<<dInfo.name()<<" | "<<dInfo.raw_name()<<" | "<<dInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个对象的类型信息
    Base obj;
    const type_info &objInfo = typeid(obj);
    cout<<objInfo.name()<<" | "<<objInfo.raw_name()<<" | "<<objInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个类的类型信息
    const type_info &baseInfo = typeid(Base);
    cout<<baseInfo.name()<<" | "<<baseInfo.raw_name()<<" | "<<baseInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个结构体的类型信息
    const type_info &stuInfo = typeid(struct STU);
    cout<<stuInfo.name()<<" | "<<stuInfo.raw_name()<<" | "<<stuInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个普通类型的类型信息
    const type_info &charInfo = typeid(char);
    cout<<charInfo.name()<<" | "<<charInfo.raw_name()<<" | "<<charInfo.hash_code()<<endl;
    //获取一个表达式的类型信息
    const type_info &expInfo = typeid(20 * 45 / 4.5);
    cout<<expInfo.name()<<" | "<<expInfo.raw_name()<<" | "<<expInfo.hash_code()<<endl;
    return 0;
}

运行结果：

int | .H | 529034928

double | .N | 667332678

class Base | .?AVBase@@ | 1035034353

class Base | .?AVBase@@ | 1035034353

struct STU | .?AUSTU@@ | 734635517

char | .D | 4140304029

double | .N | 667332678

从本例可以看出，typeid 的使用非常灵活，它的操作数可以是普通变量、对象、内置类型（int、float等）、自定义类型（结构体和类），还可以是一个表达式。

本例中还用到了 type_info 类的几个成员函数，下面是对它们的介绍：

  • name() 用来返回类型的名称。
  • raw_name() 用来返回名字编码（Name Mangling）算法产生的新名称。
  • hash_code() 用来返回当前类型对应的 hash 值。hash 值是一个可以用来标志当前类型的整数，有点类似学生的学号、公民的身份证号、银行卡号等。不过 hash 值有赖于编译器的实现，在不同的编译器下可能会有不同的整数，但它们都能唯一地标识某个类型。

遗憾的是，C++ 标准只对 type_info 类做了很有限的规定，不仅成员函数少，功能弱，而且各个平台的实现不一致。例如上面代码中的 name() 函数，nInfo.name()、objInfo.name()在 VC/VS 下的输出结果分别是int和class Base，而在 GCC 下的输出结果分别是i和4Base。

C++ 标准规定，type_info 类至少要有如下所示的 4 个 public 属性的成员函数，其他的扩展函数编译器开发者可以自由发挥，不做限制。

  1. 原型：const char* name() const;

返回一个能表示类型名称的字符串。但是C++标准并没有规定这个字符串是什么形式的，例如对于上面的objInfo.name()语句，VC/VS 下返回“class Base”，但 GCC 下返回“4Base”。
2. 原型：bool before (const type_info& rhs) const;

判断一个类型是否位于另一个类型的前面，rhs 参数是一个 type_info 对象的引用。但是C++标准并没有规定类型的排列顺序，不同的编译器有不同的排列规则，程序员也可以自定义。要特别注意的是，这个排列顺序和继承顺序没有关系，基类并不一定位于派生类的前面。
3. 原型：bool operator== (const type_info& rhs) const;

重载运算符“==”，判断两个类型是否相同，rhs 参数是一个 type_info 对象的引用。
4. 原型：bool operator!= (const type_info& rhs) const;

重载运算符“!=”，判断两个类型是否不同，rhs 参数是一个 type_info 对象的引用。

raw_name() 是 VC/VS 独有的一个成员函数，hash_code() 在 VC/VS 和较新的 GCC 下有效。

可以发现，不像 Java、C# 等动态性较强的语言，C++ 能获取到的类型信息非常有限，也没有统一的标准，如同“鸡肋”一般，大部分情况下我们只是使用重载过的“==”运算符来判断两个类型是否相同。

判断类型是否相等

typeid 运算符经常被用来判断两个类型是否相等。

内置类型的比较

例如有下面的定义：

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char *str;
int a = 2;
int b = 10;
float f;

类型判断结果为：

类型比较 结果 类型比较 结果
content1 content2 content3 content3
typeid(int) == typeid(int) true typeid(int) == typeid(char) false
typeid(char*) == typeid(char) false typeid(str) == typeid(char*) true
typeid(a) == typeid(int) true typeid(b) == typeid(int) true
typeid(a) == typeid(a) true typeid(a) == typeid(b) true
typeid(a) == typeid(f) false typeid(a/b) == typeid(int) true

typeid 返回 type_info 对象的引用，而表达式typeid(a) == typeid(b)的结果为 true，可以说明，一个类型不管使用了多少次，编译器都只为它创建一个对象，所有 typeid 都返回这个对象的引用。

需要提醒的是，为了减小编译后文件的体积，编译器不会为所有的类型创建 type_info 对象，只会为使用了 typeid 运算符的类型创建。不过有一种特殊情况，就是带虚函数的类（包括继承来的），不管有没有使用 typeid 运算符，编译器都会为带虚函数的类创建 type_info 对象，我们将在《C++ RTTI机制精讲（C++运行时类型识别机制）》中展开讲解。

类的比较

例如有下面的定义：

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class Base{};
class Derived: public Base{};
Base obj1;
Base *p1;
Derived obj2;
Derived *p2 = new Derived;
p1 = p2;

类型判断结果为：

类型比较 结果 类型比较 结果
typeid(obj1) == typeid(p1) false typeid(obj1) == typeid(*p1) true
typeid(&obj1) == typeid(p1) true typeid(obj1) == typeid(obj2) false
typeid(obj1) == typeid(Base) true typeid(*p1) == typeid(Base) true
typeid(p1) == typeid(Base*) true typeid(p1) == typeid(Derived*) false

表达式typeid(*p1) == typeid(Base)和typeid(p1) == typeid(Base*)的结果为 true 可以说明：即使将派生类指针 p2 赋值给基类指针 p1，p1 的类型仍然为 Base*。

type_info 类的声明

最后我们再来看一下 type_info 类的声明，以进一步了解它所包含的成员函数以及这些函数的访问权限。type_info 类位于typeinfo头文件，声明形式类似于：

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class type_info {
public:
    virtual ~type_info();
    int operator==(const type_info& rhs) const;
    int operator!=(const type_info& rhs) const;
    int before(const type_info& rhs) const;
    const char* name() const;
    const char* raw_name() const;
private:
    void *_m_data;
    char _m_d_name[1];
    type_info(const type_info& rhs);
    type_info& operator=(const type_info& rhs);
};

它的构造函数是 private 属性的，所以不能在代码中直接实例化，只能由编译器在内部实例化（借助友元）。而且还重载了“=”运算符，也是 private 属性的，所以也不能赋值。

C++ RTTI机制精讲（运行时类型识别机制）

一般情况下，在编译期间就能确定一个表达式的类型，但是当存在多态时，有些表达式的类型在编译期间就无法确定了，必须等到程序运行后根据实际的环境来确定。下面的例子演示了这种情况：

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#include <iostream>
using namespace std;
//基类
class Base{
public:
    virtual void func();
protected:
    int m_a;
    int m_b;
};
void Base::func(){ cout<<"Base"<<endl; }
//派生类
class Derived: public Base{
public:
    void func();
private:
    int m_c;
};
void Derived::func(){ cout<<"Derived"<<endl; }
int main(){
    Base *p;
    int n;
  
    cin>>n;
    if(n <= 100){
        p = new Base();
    }else{
        p = new Derived();
    }
    cout<<typeid(*p).name()<<endl;
    return 0;
}

输入 45，运行结果为：

1
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45↙
class Base

输入 130，运行结果为：

1
2
130↙
class Derived

基类 Base 包含了一个虚函数，派生类 Derived 又定义了一个原型相同的函数遮蔽了它，这就构成了多态。p 是基类的指针，可以指向基类对象，也可以指向派生类对象；*p表示 p 指向的对象。

从代码中可以看出，用户输入的数字不同，*p表示的对象就不同，typeid 获取到的类型也就不同，编译器在编译期间无法预估用户的输入，所以无法确定*p的类型，必须等到程序真的运行了、用户输入完毕了才能确定*p的类型。

根据前面讲过的知识，C++ 的对象内存模型主要包含了以下几个方面的内容：

  • 如果没有虚函数也没有虚继承，那么对象内存模型中只有成员变量。
  • 如果类包含了虚函数，那么会额外添加一个虚函数表，并在对象内存中插入一个指针，指向这个虚函数表。
  • 如果类包含了虚继承，那么会额外添加一个虚基类表，并在对象内存中插入一个指针，指向这个虚基类表。

现在我们要补充的一点是，如果类包含了虚函数，那么该类的对象内存中还会额外增加类型信息，也即 type_info 对象。以上面的代码为例，Base 和 Derived 的对象内存模型如下图所示：

编译器会在虚函数表 vftable 的开头插入一个指针，指向当前类对应的 type_info 对象。当程序在运行阶段获取类型信息时，可以通过对象指针 p 找到虚函数表指针 vfptr，再通过 vfptr 找到 type_info 对象的指针，进而取得类型信息。下面的代码演示了这种转换过程：

1
**(p->vfptr - 1)

程序运行后，不管 p 指向 Base 类对象还是指向 Derived 类对象，只要执行这条语句就可以取得 type_info 对象。

编译器在编译阶段无法确定 p 指向哪个对象，也就无法获取*p的类型信息，但是编译器可以在编译阶段做好各种准备，这样程序在运行后可以借助这些准备好的数据来获取类型信息。这些准备包括：

  • 创建 type_info 对象，并在 vftable 的开头插入一个指针，指向 type_info 对象。
  • 将获取类型信息的操作转换成类似**(p->vfptr - 1)这样的语句。

这种在程序运行后确定对象的类型信息的机制称为运行时类型识别（Run-Time Type Identification，RTTI）。在 C++ 中，只有类中包含了虚函数时才会启用 RTTI 机制，其他所有情况都可以在编译阶段确定类型信息。

下面是 RTTI  机制的一个具体应用，可以让代码根据不同的类型进行不同的操作：

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#include <iostream>
using namespace std;
//基类
class People{
public:
    virtual void func(){ }
};
//派生类
class Student: public People{ };
int main(){
    People *p;
    int n;
  
    cin>>n;
    if(n <= 100){
        p = new People();
    }else{
        p = new Student();
    }
    //根据不同的类型进行不同的操作
    if(typeid(*p) == typeid(People)){
        cout<<"I am human."<<endl;
    }else{
        cout<<"I am a student."<<endl;
    }
    return 0;
}

可能的运行结果：

1
2
83↙
I am human.

多态（Polymorphism）是面向对象编程的一个重要特征，它极大地增加了程序的灵活性，C++、C#、Java 等“正统的”面向对象编程语言都支持多态。但是支持多态的代价也是很大的，有些信息在编译阶段无法确定下来，必须提前做好充足的准备，让程序运行后再执行一段代码获取，这会消耗更多的内存和 CPU 资源。

C++ 静态绑定和动态绑定

C/C++ 用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。CPU 通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。

CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。

假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法运算c = a + b;将会被转换成类似下面的形式：

0X3000 = (0X1000) + (0X2000);

( )表示取值操作，整个表达式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，将它们相加，把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存。

变量名和函数名为我们提供了方便，让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串，不用直接面对二进制地址，那场景简直让人崩溃。

我们不妨将变量名和函数名统称为符号（Symbol），找到符号对应的地址的过程叫做符号绑定。本节只讨论函数名和地址的绑定，变量名也是类似的道理。

函数绑定

我们知道，函数调用实际上是执行函数体中的代码。函数体是内存中的一个代码段，函数名就表示该代码段的首地址，函数执行时就从这里开始。说得简单一点，就是必须要知道函数的入口地址，才能成功调用函数。

找到函数名对应的地址，然后将函数调用处用该地址替换，这称为函数绑定。

一般情况下，在编译期间（包括链接期间）就能找到函数名对应的地址，完成函数的绑定，程序运行后直接使用这个地址即可。这称为静态绑定（Static binding）。

但是有时候在编译期间想尽所有办法都不能确定使用哪个函数，必须要等到程序运行后根据具体的环境或者用户操作才能决定。这称为动态绑定（dynamic binding）。

C++ 是一门静态性的语言，会尽力在编译期间找到函数的地址，以提高程序的运行效率，但是有时候实在没办法，只能等到程序运行后再执行一段代码（很少的代码）才能找到函数的地址。

上节我们讲到，通过p -> display();语句调用 display() 函数时会转换为下面的表达式：

( _( _(p+0) + 0 ) )(p);

这里的 p 有可能指向 People 类的对象，也可能指向 Student 或 Senior 类的对象，编译器不能提前假设 p 指向哪个对象，也就不能确定调用哪个函数，所以编译器干脆不管了，p 爱指向哪个对象就指向哪个对象，等到程序运行后执行一下这个表达式自然就知道了。

有读者可能会问，对于下面的语句：

p = new Senior(“李智”, 22, 92.0, true);

p -> display();

p 不是已经确定了指向 Senior 类的对象吗，难道编译器不知道吗？对，编译器编译到第二条语句的时候如果向前逆推一下，确实能够知道 p 指向 Senior 类的对象。但是，如果是下面的情况呢？

int n;

cin>>n;

if(n > 100){

p = new Student(“王刚”, 16, 84.5);

}else{

p = new Senior(“李智”, 22, 92.0, true);

}

p -> display();

如果用户输入的数字大于 100，那么 p 指向 Student 类的对象，否则就指向 Senior 类的对象，这种情况编译器如何逆推呢？鬼知道用户输入什么数字！所以编译器干脆不会向前逆推，因为编译器不知道前方是什么情况，可能会很复杂，它也无能为力。

这就是动态绑定的本质：编译器在编译期间不能确定指针指向哪个对象，只能等到程序运行后根据具体的情况再决定。

C++ RTTI机制下的对象内存模型

前面所示的 Base 和 Derived 的对象内存模型非常简单，读者也很容易理解，它满足了 typeid 运算符在程序运行期间动态地获取表达式的类型信息的需求。在 C++ 中，除了 typeid 运算符，dynamic_cast 运算符和异常处理也依赖于 RTTI 机制，并且要能够通过派生类获取基类的信息，或者说要能够判断一个类是否是另一个类的基类，这样上节讲到的内存模型就不够用了，我们必须要在基类和派生类之间再增加一条绳索，把它们连接起来，形成一条通路，让程序在各个对象之间游走。在面向对象的编程语言中，我们称此为继承链（Inheritance Chain）。

将基类和派生类连接起来很容易，只需要在基类对象中增加一个指向派生类对象的指针，然而考虑到多继承、降低内存使用等诸多方面的因素，真正的对象内存模型比上节讲到的要复杂很多，并且不同的编译器有不同的实现（C++ 标准并没有对对象内存模型的细节做出规定）。

我们以下面的代码为例来展示 Visual C++ 下真正的对象内存模型：

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class A{
protected:
    int a1;
public:
    virtual int A_virt1();
    virtual int A_virt2();
    static void A_static1();
    void A_simple1();
};
class B{
protected:
    int b1;
    int b2;
public:
    virtual int B_virt1();
    virtual int B_virt2();
};
class C: public A, public B{
protected:
    int c1;
public:
    virtual int A_virt2();
    virtual int B_virt2();
};

最终的内存模型如下所示（猛击图片可查看大图）：

图片来源于 http://www.openrce.org/articles/full_view/23 ，红色是我加的说明。

从图中可以看出，对于有虚函数的类，内存模型中除了有虚函数表，还会额外增加好几个表，以维护当前类和基类的信息，空间上的开销不小。typeid(type).name() 方法返回的类名就来自“当前类的信息表”。

如果你希望深入了解上图的结构，请查看下面几篇文章：

typeid 经过固定次数的间接转换返回 type_info 对象，间接次数不会随着继承层次的增加而增加，对效率的影响很小，读者可以放心使用。而 dynamic_cast 运算符和异常处理不仅要经过数次间接转换，还要遍历继承链，如果继承层次较深，那么它们的性能堪忧，读者应当谨慎使用！

类型是表达式的一个属性，不同的类型支持不同的操作，例如class Student类型的表达式可以调用 display() 方法，int类型的表达式就不行。类型对于编程语言来说非常重要，编译器内部有一个类型系统来维护表达式的各种信息。

在 C/C++ 中，变量、函数参数、函数返回值等在定义时都必须显式地指明类型，并且一旦指明类型后就不能再更改了，所以大部分表达式的类型都能够精确的推测出来，编译器在编译期间就能够搞定这些事情，这样的编程语言称为静态语言（Static Language）。除了 C/C++，典型的静态语言还有 Java、C#、Haskell、Scala 等。

静态语言在定义变量时通常需要显式地指明类型，并且在编译期间会拼尽全力来确定表达式的类型信息，只有在万不得已时才让程序等到运行后动态地获取类型信息（例如多态），这样做可以提高程序运行效率，降低内存消耗。

与静态语言（Static Language）相对的是动态语言（Dynamic Language）。动态语言在定义变量时往往不需要指明类型，并且变量的类型可以随时改变（赋给它不同类型的数据），编译器在编译期间也不容易确定表达式的类型信息，只能等到程序运行后再动态地获取。典型的动态语言有 JavaScript、Python、PHP、Perl、Ruby 等。

动态语言为了能够使用灵活，部署简单，往往是一边编译一边执行，模糊了传统的编译和运行的过程。例如 JavaScript 主要用来给网页添加各种特效（这是一种简单的理解），浏览器访问一个页面时会从服务器上下载 JavaScript 源文件，并负责编译和运行它。如果我们提前将 JavaScript 源码编译成可执行文件，那么这个文件就会比较大，下载就会更加耗时，结果就是网页打开速度非常慢，这在网络不发达的早期是不能忍受的。

总起来说，静态语言由于类型的限制会降低编码的速度，但是它的执行效率高，适合开发大型的、系统级的程序；动态语言则比较灵活，编码简单，部署容易，在 Web 开发中大显身手。