前言
c++ 分為編譯時多態(tài)和運(yùn)行時多態(tài)。運(yùn)行時多態(tài)依賴于虛函數(shù)，大部分人或許聽說過虛函數(shù)是由虛函數(shù)表+虛函數(shù)指針實現(xiàn)的，但，真的是這樣嗎？雖然 c++ 規(guī)范有著復(fù)雜的語言細(xì)節(jié)，但底層實現(xiàn)機(jī)制卻任由編譯器廠商想象。（沒準(zhǔn)某種特殊的處理器電路結(jié)構(gòu)原生支持虛函數(shù)，沒準(zhǔn)這個處理器壓根不是馮紐曼型，或者將來廠商發(fā)明了比虛函數(shù)表更有效率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。）
虛函數(shù)表
封裝把實例的數(shù)據(jù)和操作結(jié)合在了一起，但實例本身只有數(shù)據(jù)，沒有函數(shù)，同一個類的函數(shù)是共享的。我們通過一個例子來間接證明這一點(diǎn)
class Base1{public: int a; void func() { cout << "heel" << endl; }};Base1 b1;cout << sizeof(b1) << endl;打印
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如果類中有虛函數(shù)，則會在對象中加入一個虛函數(shù)指針，該指針指向一個虛函數(shù)表，表中是各個虛函數(shù)的地址。
+--------+ +---------+| pvtbl |------>| vfunc1 |+--------+ +---------+| data1 | | vfunc2 |+--------+ +---------+| ... | | ... |
當(dāng)子類繼承父類時，會依次覆蓋虛函數(shù)表中的各個項，如果子類沒有重寫某項，那該項就保留。當(dāng)實例化對象后，虛函數(shù)指針就作為一個隱藏數(shù)據(jù)存在于實例中。如果通過父類指針調(diào)用普通成員函數(shù)，由于普通函數(shù)和類型綁定在一起，所以仍會調(diào)用父類成員函數(shù)；如果通過父類指針調(diào)用虛函數(shù)，則會通過對象的虛指針找到虛函數(shù)表（即子類的虛函數(shù)表），定位虛函數(shù)項，實現(xiàn)多態(tài)。
原理是不是很簡單？c++ 就是通過這種看似原始的方式實現(xiàn)高級抽象。以上是編譯器的通用做法，我手上的 Visual Studio 2013 編譯器就是這么做的，為了提高性能，VS 保證虛函數(shù)指針存在于對象實例中最前面位置（歷史上也有編譯器不這么做，好像是 Borland 的？）。
Visual Studio 2013 中的實現(xiàn)
來一個例子（能這么寫是因為我已知了 Visual Studio 2013 編譯后對象的內(nèi)存布局）
#include <iostream>using namespace std;class Base {public: typedef void (*func)(); virtual void func1() { cout << "Base::func1" << endl; } virtual void func2() { cout << "Base::func2" << endl; } virtual void func3() { cout << "Base::func3" << endl; }};class Derived: public Base{public: virtual void func1() { cout << "Derived::func1" << endl; } virtual void func3() { cout << "Derived::func3" << endl; }};int main(){ Base b, b1; int** pvirtualtable1 = (int**)&b; cout << "Base object vtbl address: " << pvirtualtable1[0] << endl; int** pvirtualtable11 = (int**)&b1; cout << "another Base object vtbl address: " << pvirtualtable11[0] << endl; cout << "function in virtual table" << endl; for (int i = 0; (Base::func)pvirtualtable1[0][i] != NULL; ++i) { auto p = (Base::func)pvirtualtable1[0][i]; p(); } cout << endl; Derived d; int** pvirtualtable2 = (int**)&d; cout << "Derived object vtbl address: " << pvirtualtable2[0] << endl; cout << "function in virtual table" << endl; for (int i = 0; (Base::func)pvirtualtable2[0][i] != NULL; ++i) { auto p = (Base::func)pvirtualtable2[0][i]; p(); } cout << endl;}打印
Base object pvtbl address: 0029DA58another Base object pvtbl address: 0029DA58function address in virtual tableBase::func1Base::func2Base::func3Derived object pvtbl address: 0029DB20function address in virtual tableDerived::func1Base::func2Derived::func3
可以看到，同一類型不同實例的虛函數(shù)表是相同的，繼承之后，子類有了自己的虛函數(shù)表，表也有相應(yīng)的更新(Derived::func1, Derived::func3)，表中未重寫的項還保留為原值(Base::func2)。
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流。
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