学习攻略C++虚函数表及多态内部原理详解

Posted 2021-05-16 太原师院计算机系分团委

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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。

虚函数表

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每一个类都有虚函数列表。

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3

当定义一个有虚函数类的对象时，对象的第一块的内存空间就是一个指向虚函数列表的指针。

在这举个例子

假设我们有这样的一个类：

如果对代码不理解的话，可以看这幅图就会懂了。

注意：虚函数表在最后会有一个结束标志，为1说明还有虚表，为0表示没有虚表了。（编译器不同，结束标志可能存在差异）

下面，将分别具体说明“无虚函数覆盖”和“有虚函数覆盖”时的虚函数表的情况。

01

无虚函数覆盖

没有任何的继承，虚函数表如下图：

根据示意图，编写的代码如下图所示：

02

一般继承（有虚函数覆盖）

如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数，会是一个什么样子？假设，我们有下面这样的一个继承关系。如图所示：

在这个类的设计中，只覆盖了父类的一个函数：f()。那么，对于派生类的实例，其虚函数表会是下面的一个样子：

从表中可以看到下面几点：

1

覆盖的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。

2

没有被覆盖的函数依旧。

这样就会出现虚调用：

Base *b = new Derive();

b->f();

下面我们用一个示例代码来看一下：

03

多重继承（无虚函数覆盖）

下面我们再看看多重继承的情况:

对于子类实例中的虚函数表，是下面这个样子：

从图上我们可以看到:

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每个父类都有自己的虚表。

2

子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。

下面我们根据上图来实现一下:

运行结果如下：

04

多重继承（有虚函数覆盖）

子类虚函数列表如图所示：

三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样，我们就可以任一静态类型的父类来指向子类，并调用子类的f()了。

子类虚函数列表访问代码如下：

程序运行结果如下所示：

程序讲解：

END

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来源：网络

编辑：杨迦南

责编：宗禹含

审核：张宇堃