C/C++雜記虛函數(shù)的實現(xiàn)的基本原理(圖文)

更新時間：2016年06月11日 13:07:02 投稿：mdxy-dxy

這篇文章主要介紹了C/C++雜記虛函數(shù)的實現(xiàn)的基本原理(圖文),需要的朋友可以參考下

1. 概述

簡單地說，每一個含有虛函數(shù)（無論是其本身的，還是繼承而來的）的類都至少有一個與之對應(yīng)的虛函數(shù)表，其中存放著該類所有的虛函數(shù)對應(yīng)的函數(shù)指針。例：

其中：

B的虛函數(shù)表中存放著B::foo和B::bar兩個函數(shù)指針。
D的虛函數(shù)表中存放的既有繼承自B的虛函數(shù)B::foo，又有重寫（override）了基類虛函數(shù)B::bar的D::bar，還有新增的虛函數(shù)D::quz。

提示：為了描述方便，本文在探討對象內(nèi)存布局時，將忽略內(nèi)存對齊對布局的影響。

2. 虛函數(shù)表構(gòu)造過程

從編譯器的角度來說，B的虛函數(shù)表很好構(gòu)造，D的虛函數(shù)表構(gòu)造過程相對復(fù)雜。下面給出了構(gòu)造D的虛函數(shù)表的一種方式（僅供參考）：

提示：該過程是由編譯器完成的，因此也可以說：虛函數(shù)替換過程發(fā)生在編譯時。

3. 虛函數(shù)調(diào)用過程

以下面的程序為例：

編譯器只知道pb是B*類型的指針，并不知道它指向的具體對象類型：pb可能指向的是B的對象，也可能指向的是D的對象。

但對于“pb->bar()”，編譯時能夠確定的是：此處operator->的另一個參數(shù)是B::bar（因為pb是B*類型的，編譯器認(rèn)為bar是B::bar），而B::bar和D::bar在各自虛函數(shù)表中的偏移位置是相等的。

無論pb指向哪種類型的對象，只要能夠確定被調(diào)函數(shù)在虛函數(shù)中的偏移值，待運行時，能夠確定具體類型，并能找到相應(yīng)vptr了，就能找出真正應(yīng)該調(diào)用的函數(shù)。

提示：本人曾在“C/C++雜記：深入理解數(shù)據(jù)成員指針、函數(shù)成員指針”一文中提到：虛函數(shù)指針中的ptr部分為虛函數(shù)表中的偏移值（以字節(jié)為單位）加1。

B::bar是一個虛函數(shù)指針，它的ptr部分內(nèi)容為9，它在B的虛函數(shù)表中的偏移值為8（8+1=9）。

當(dāng)程序執(zhí)行到“pb->bar()”時，已經(jīng)能夠判斷pb指向的具體類型了：

復(fù)制代碼代碼如下:

如果pb指向B的對象，可以獲取到B對象的vptr，加上偏移值8（(char*)vptr + 8），可以找到B::bar。

如果pb指向D的對象，可以獲取到D對象的vptr，加上偏移值8（(char*)vptr + 8） ，可以找到D::bar。

如果pb指向其它類型對象...同理...

4. 多重繼承

當(dāng)一個類繼承多個類，且多個基類都有虛函數(shù)時，子類對象中將包含多個虛函數(shù)表的指針（即多個vptr），例：