虚函数的机制

最新推荐文章于 2025-11-01 23:28:44 发布
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虚函数在类中的体现

对象的多态性需要通过虚表和虚表指针来完成，虚表指针被定义在对象首地址的前4字节处，因此虚函数必须作为成员函数使用。 
由于非成员函数没有 this 指针，因此无法获得虚表指针，进而无法获取虚表，也就无法访问虚函数。

子类对虚函数进行了重写，所以如果是子类的指针，是访问不到父类的成员函数的。而父类的指针可以访问到子类的成员函数。

值得注意的是，虽然虚表是共享的，但是虚表指针并不是，类的每一个对象有一个属于它自己的虚表指针。

编译环境：VS2012

  • 类中只有普通成员函数：
<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
};</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>

类大小图1

  • 类中含有虚函数：
<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
};</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>

类大小图2

由此可见，有虚函数的多了4个字节，这4个字节就是分给虚函数指针的.

虚函数表的存储机制

一般继承（无虚函数覆盖）

C++代码：

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;"><span class="hljs-preprocessor" style="color: rgb(68, 68, 68); box-sizing: border-box;">#include <iostream></span>
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">using</span> namespace std;
class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_b(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_c(){}
};
class CClassB : <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_e</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_f(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_g(){}
};
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> main()
{
    CClassA objA;
    CClassB objB;
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>;
}</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">21</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">22</li></ul>

反汇编代码：

  • CClassB 的虚函数表
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassB@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassB@@6B@      ; CClassB::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_e@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_f@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_g@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li></ul>
  • CClassA 的虚函数表
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassA@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassA@@6B@      ; CClassA::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassA@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li></ul>

可以看到，虚函数表存放在常量段里（模块的数据段通常存放该模块的全局数据和静态数据，这样我们可以把虚表看作是模块的全局数据或者静态数据），并且 CClassB 继承 CClassA 后，虚函数表中的函数排列顺序为先基类再子类。

也可以在内存中证明排列顺序，如图： 
objB 的前三个是 objA 的三个函数

objB-objA

可得objB 的虚函数结构为： 
objB 的虚函数结构

一般继承（有虚函数覆盖）

C++代码：

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_b(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_c(){}
};
class CClassB : <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}   <span class="hljs-comment" style="color: rgb(136, 0, 0); box-sizing: border-box;">//覆盖基类的fun_a</span>
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_f(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_g(){}
};</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li></ul>

汇编中的虚函数表：

  • CClassB: （这里 fun_a 已经不再是 CClassA 的了）
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassB@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassB@@6B@      ; CClassB::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_f@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_g@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li></ul>
  • CClassA:
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassA@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassA@@6B@      ; CClassA::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassA@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li></ul>

在内存中的情况： 
第一个函数已经不同，说明基类中的被覆盖

这里写图片描述

objB 的虚函数结构为：

这里写图片描述

多重继承（无虚函数覆盖）

C++代码：

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_b(){}
};
class CClassB 
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_c</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_d(){}
};
class CClassC : <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassA, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassB
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    /*<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_c(){}*/
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_e(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_f(){}
};
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> main()
{
    CClassA objA;
    CClassB objB;
    CClassC objC;
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>;
}</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">21</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">22</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">23</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">24</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">25</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">26</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">27</li></ul>

反汇编各个类的虚函数表：

  • CLassC （有两个虚函数表）: 
    可以看到 C 本身 的虚函数被接在第一个继承类 CClassA 的后面
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassC@@6BCClassB@@@ DD FLAT:??_</span>R4CClassC@@6BCClassB@@@ ; CClassC::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_d@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS
CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassC@@6BCClassA@@@ DD FLAT:??_</span>R4CClassC@@6BCClassA@@@ ; CClassC::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_e@CClassC@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_f@CClassC@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li></ul>
  • CClassB :
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassB@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassB@@6B@      ; CClassB::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_d@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>
  • CClassA :
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassA@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassA@@6B@      ; CClassA::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>

在内存中查看： 
objC 的总体情况（两个虚函数指针 vfptr）：

这里写图片描述

  • objC 的内存：

这里写图片描述

第一个虚函数表指针 0036CD58H:

这里写图片描述

其中4个地址的内容分别是：（这里也可以看出 C 的虚函数跟在 A 的后面）

这里写图片描述

这里写图片描述

这里写图片描述

这里写图片描述

第二个虚函数表指针 0036CD74H：

这里写图片描述

其中2个地址的内容分别是：（这里就是第二个继承类的虚函数）

这里写图片描述

这里写图片描述

SO , CClassC 的虚表结构：

这里写图片描述

多重继承（有虚函数覆盖）

C++代码：

<code class="hljs cs has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">class CClassA
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_b(){}
};
class CClassB 
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_c</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_d(){}
};
class CClassC : <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassA, <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span> CClassB
{
<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">public</span>:
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> <span class="hljs-title" style="box-sizing: border-box;">fun_a</span>(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_c(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_e(){}
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">virtual</span> <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">void</span> fun_f(){}
};

<span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">int</span> main()
{
    CClassA objA;
    CClassB objB;
    CClassC objC;
    <span class="hljs-keyword" style="color: rgb(0, 0, 136); box-sizing: border-box;">return</span> <span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">0</span>;
}</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">21</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">22</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">23</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">24</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">25</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">26</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">27</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">28</li></ul>

反汇编虚函数表：

  • CClassC:
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassC@@6BCClassB@@@ DD FLAT:??_</span>R4CClassC@@6BCClassB@@@ ; CClassC::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassC@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_d@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS

CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassC@@6BCClassA@@@ DD FLAT:??_</span>R4CClassC@@6BCClassA@@@ ; CClassC::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassC@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_e@CClassC@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_f@CClassC@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li></ul>
  • CClassB:
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassB@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassB@@6B@      ; CClassB::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_c@CClassB@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_d@CClassB@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>
  • CClassA:
<code class="hljs asciidoc has-numbering" style="display: block; padding: 0px; background-color: transparent; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-top-left-radius: 0px; border-top-right-radius: 0px; border-bottom-right-radius: 0px; border-bottom-left-radius: 0px; word-wrap: normal; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;">CONST   SEGMENT
??<span class="hljs-emphasis" style="box-sizing: border-box;">_7CClassA@@6B@ DD FLAT:??_</span>R4CClassA@@6B@      ; CClassA::<span class="hljs-smartquote" style="box-sizing: border-box;">`vftable'</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_a@CClassA@@UAEXXZ</span>
<span class="hljs-code" style="box-sizing: border-box;">    DD  FLAT:?fun_b@CClassA@@UAEXXZ</span>
CONST   ENDS</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; background-color: rgb(238, 238, 238); top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right;"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>

在内存中查看： 
objC 的内存：

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第一个虚表：

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对应的函数：

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第二个虚表内容：

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对应的函数：

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SO , CClassC 的虚表结构：

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值得注意的是，如果基类中有数据成员被继承，那么 CClassC 的对象的模型应该是这样的：

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转载自：http://blog.youkuaiyun.com/hwithk/article/details/47976571

深入研究C++多态与虚函数机制
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05-29 1142
多态的概念；多态的定义及实现：多态的构成条件、虚函数、虚函数的重写、虚函数重写的两个例外、override和final（C++11）、重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)；抽象类：概念，接口继承和实现继承；多态的原理：虚函数表、多态的原理、动态绑定和静态绑定；单继承和多继承关系的虚函数表：单继承中的虚函数表、多继承中的虚函数表、菱形继承、菱形虚拟继承；继承和多态常见的面试问题：概念考察，问答题。
理解C++虚函数机制
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02-22 899
简单易懂的理解C++虚函数机制
虚函数机制
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12-10 571
先说一下类继承的内存分布和this指针： 子类的对象内存布局包括两部分：父类和子类派生部分，所以执行父类的构造函数只不过是在构造子类对象的父类部分。因此子类对象的this指针当然是指向子类对象自己了。所谓基类子类是一个大结构体，this指向了该大结构体的地址，其中this指针开头的四个字节存放虚函数表头指针。 理解虚函数( virtual function )的几个关键点： 1.
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1、c++实现多态的方法其实很多人都知道，虚函数在c++中的实现机制就是用虚表和虚指针，但是具体是怎样的呢？从more effecive c++其中一篇文章里面可以知道：是每个类用了一个虚表，每个类的对象用了一个虚指针。具体的用法如下：class A{public:    virtual void f();    virtual void g();private:    int a};class
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在基类中声明虚函数时，需在函数返回值前添加virtual关键字；派生类若需“覆盖”该函数的实现，无需重复virtual（但建议保留以提高可读性），只需保证函数签名与基类一致。基础示例// 基类：动物public:// 虚函数：发声cout << "动物发出声音" << endl;// 析构函数：后续会讲为何需设为虚函数// 派生类：狗public:// 重写基类的speak()，virtual可省略但建议保留cout << "小狗汪汪叫" << endl;// 派生类：猫。
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虚函数运行机制
meetings的专栏
08-11 1564
class A { public: virtual void foo (void) { ... } virtual void bar (void) { ... } }; class B : public A { public: void foo (void) { ... } }; int main(){ A* pa = new A; pa->foo ();
虚函数的实现机制
如果可以我想再爱一次的博客
02-28 712
虚函数的实现机制 每个含有虚函数的类都有一张虚函数表。 在继承关系中,子类的虚函数表具有包含心,即父类的虚函数表肯定在子类中有一份完整的拷贝,一模一样。 从虚函数的实现机制来讲讲为何虚函数会影响效率 无论在何种情况,采用多态机制调用虚函数的时候都会比普通函数调用要慢,不管cpu缓存或其他机制做得多好。 现在cpu几经很强了,如果不是设计不合理和性能要求极高,一般虚函数的开销可以忽略。 当用基类指针调用虚函数的时候,能够根据指针所指的实际对象来选择到底是调用那个派生类对象的虚函数,对于这个问题的解就可以找
虚函数实现机制
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03-12 501
C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。虚函数的作用是实现动态联编，也就是在程序的运行阶段动态地选择合适的成员函数。当程序发现虚函数名前的关键字virtual后，会自动将其作为动态联编处理，即在程序运行时动态地选择合适的成员。C++的虚函数
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C++虚函数机制 </h1> <div class="clear"></div> <div class="postBody"> 0.前言 在后端面试中语言特性的掌握直接决定面试成败，C++语言一直在增加很多新特性...
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<think>我们正在讨论C++中的虚函数机制，用户要求通过实例来了解。根据引用[1][2][3]，虚函数的实现依赖于虚函数表（vtable）和虚表指针（vptr）。下面我将通过一个具体的实例来详细解释虚函数机制。 ### 1. 虚函数的基本实现机制 当一个类包含至少一个虚函数时，编译器会为该类生成一个**虚函数表（vtable）**，并在每个对象中添加一个隐藏的**虚表指针（vptr）** 指向该表[^2]。虚函数表是一个函数指针数组，按顺序存储该类所有虚函数的地址。例如： ```cpp class Animal { public: virtual void speak() { cout << "Animal speaks!" << endl; } virtual void sleep() { cout << "Animal sleeps!" << endl; } }; ``` - 编译器会为`Animal`类创建虚函数表`Animal_vtable`： ```plaintext [0]: Animal::speak 的地址 [1]: Animal::sleep 的地址 ``` - 当创建`Animal`对象时，其内存布局如下： ```plaintext +-----------+ | vptr | --> 指向Animal_vtable | ...其他成员... | +-----------+ ``` ### 2. 派生类重写虚函数 当派生类重写基类的虚函数时，虚函数表会被更新： ```cpp class Cat : public Animal { public: void speak() override { cout << "Meow!" << endl; } // 重写speak() void sleep() override { cout << "Cat sleeps!" << endl; } // 重写sleep() }; ``` - `Cat`类的虚函数表变为： ```plaintext [0]: Cat::speak 的地址 // 替换基类函数 [1]: Cat::sleep 的地址 // 替换基类函数 ``` - `Cat`对象的内存布局： ```plaintext +-----------+ | vptr | --> 指向Cat_vtable（而非Animal_vtable） | ...其他成员... | +-----------+ ``` ### 3. 多态调用的底层过程 通过基类指针调用虚函数时，实际执行的是派生类的实现： ```cpp Animal* animal = new Cat(); animal->speak(); // 输出 "Meow!" ``` 执行过程： 1. 通过`animal`指针找到对象的`vptr`（位于对象起始位置）[^3]。 2. 通过`vptr`找到虚函数表`Cat_vtable`。 3. 在虚函数表中索引`speak`的位置（通常是索引0）。 4. 调用该位置存储的函数地址（即`Cat::speak`）。 ### 4. 动态绑定与静态绑定的区别 - **静态绑定**：在编译期确定函数调用地址（如非虚函数）。 ```cpp animal->Animal::speak(); // 强制静态绑定，输出"Animal speaks!" ``` - **动态绑定**：在运行时通过虚函数表查找函数地址（如虚函数调用）[^4]。 ### 5. 多重继承下的虚函数表 引用[5]说明，多重继承时派生类会有多个虚函数表： ```cpp class Base1 { public: virtual void f1() {} }; class Base2 { public: virtual void f2() {} }; class Derived : public Base1, public Base2 { public: void f1() override {} // 重写Base1::f1 virtual void f3() {} // 新的虚函数 }; ``` - `Derived`对象包含两个虚表指针： - `vptr1`指向`Base1`的虚表（内容为`Derived::f1`的地址） - `vptr2`指向`Base2`的虚表（内容为`Base2::f2`的地址） - 新增的虚函数`f3`会附加到第一个基类的虚函数表中（即`Base1`的虚表末尾）[^5]。 ### 总结 虚函数机制的核心是通过**虚函数表**和**虚表指针**实现动态绑定： 1. 每个包含虚函数的类拥有唯一的虚函数表。 2. 对象通过虚表指针访问实际应调用的函数。 3. 重写虚函数时，派生类虚函数表会覆盖基类函数地址。 4. 多重继承导致多个虚表共存。 §§相关问题§§ 1. 虚函数表在内存中的存储位置是哪里？ 2. 虚函数调用相比普通函数调用有哪些性能开销？ 3. 如何避免滥用虚函数导致的设计问题？ </think>### C++虚函数机制实例详解 #### 1. **核心组件：虚函数表(vtable)与虚表指针(vptr)** 当类包含虚函数时，编译器自动生成虚函数表： - **虚函数表(vtable)**：存储类中所有虚函数的地址指针数组 - **虚表指针(vptr)**：每个对象内部的隐藏指针，指向其类的vtable ```cpp class Animal { public: virtual void speak() { cout << "Animal sound!" << endl; } // 虚函数[^2] virtual void eat() { cout << "Animal eating!" << endl; } // 虚函数 }; // 内存布局示意 Animal animal; /* +------------+ | vptr | --> 指向Animal的vtable | ...成员变量... | +------------+ Animal类的vtable: [0]: Animal::speak地址 [1]: Animal::eat地址 */ ``` #### 2. **继承时的动态绑定** 派生类重写虚函数时，vtable内容更新： ```cpp class Cat : public Animal { public: void speak() override { cout << "Meow!" << endl; } // 覆盖基类虚函数[^3] }; // 使用示例 Animal* animal = new Cat(); animal->speak(); // 输出"Meow!"，动态绑定到Cat的实现 /* Cat对象的vtable: [0]: Cat::speak地址 // 替换基类函数指针 [1]: Animal::eat地址 // 继承基类实现 */ ``` #### 3. **多重继承的vtable结构** 引用[5]说明的多重继承场景： ```cpp class A { virtual void f1(); }; class B { virtual void f2(); }; class C : public A, public B { void f1() override; // 覆盖A::f1 virtual void f3(); // 新增虚函数 }; /* C类实例的vtable布局： +-------------+ +-------------+ | A的vtable | | B的vtable | |-------------| |-------------| | C::f1地址 | | B::f2地址 | // 被覆盖的函数 | C::f3地址 | +-------------+ +-------------+ */ ``` #### 4. **动态绑定原理剖析** 通过基类指针调用时的底层过程： 1. 通过对象找到vptr (`mov eax, [ecx]`) 2. 在vtable中定位函数偏移量 3. 跳转到实际函数地址 (`call [eax+offset]`) ```cpp Instrument* ins = new Wind(); ins->play(); // 动态绑定过程： /* 1. 获取ins对象首地址(即vptr地址) 2. 读取vptr指向的vtable 3. 在vtable中定位play()的槽位 4. 调用Wind::play()而非Instrument::play()[^4] */ ``` #### 5. **构造函数与虚函数限制** - **构造函数不能是虚函数**：构造时vptr尚未初始化[^1] - **析构函数应为虚函数**：确保正确调用派生类析构 ```cpp class Base { public: Base() { // 此时vptr指向Base的vtable // 调用虚函数将执行Base的实现 } virtual ~Base() {} // 虚析构确保多态删除安全 }; ``` ### 关键结论 1. **动态绑定核心**：通过vptr和vtable实现运行时多态[^2][^3] 2. **性能开销**：每次虚函数调用增加一次指针寻址(约1-2时钟周期) 3. **内存开销**：每个对象增加一个vptr指针(通常4/8字节) 4. **设计意义**：实现"接口与实现分离"的OOP核心理念[^4]
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