C++虚函数除了vtable怎么实现？ [复制]

Posted 2023-02-16

【中文标题】C++虚函数除了vtable怎么实现？ [复制]

【英文标题】：How can C++ virtual functions be implemented except vtable? [duplicate]

【发布时间】：2011-07-22 00:42:16

【问题描述】：

可能重复：A question about virtual mechanism in C++

在 C++ 中使用 vtable 是实现虚成员函数机制的唯一方法吗？还有哪些其他方式？

【问题讨论】：

可能会构建一些可行的奇怪机制（基于嵌入式类型 id 和函数 id 或其他东西的全局跳转表） - 但从未听说过其他实际可行的实现。

你是说内部？如果是，那么，这是最快的方法。您将需要一个用于快速调度的数组，并且您将存储指针。所以你最终会得到像 vtable 这样的东西。

@sharptooth：与***.com/questions/4352032/…重复

@Als：我在询问之前搜索并没有找到那个。

@sharptooth：可能有太多带有相似标签的问题。我能找到它只是因为我是前一阵子问这个问题的人。 :)

【参考方案1】：

我不知道有任何编译器在不使用 vtable 方法的情况下实现虚函数。

然而，理论上，可以创建一个对象指针和指向虚函数的指针表的内部映射，类似于map<objPtr, functionTable*>，通过以下方式实现动态多态性虚函数。但这会使动态调度比 vtable-approach 慢。

似乎 vtable-approach 可能是实现动态多态性的最快机制。也许，这就是所有编译器都采用这种方法的原因！

【参考方案2】：

从技术上讲，动态分派所需要的只是能够识别对象的动态类型，给定一个指向它的指针。因此，任何类型的隐藏（或不那么隐藏）typeid 字段都可以工作。

动态调度将使用该 typeid 来查找关联的函数。该关联可以是一个 hastable 或一个 typeid 为索引的数组，或任何其他合适的关系。 vptr 恰好是用最少的步骤实现这一目标的方法。

【参考方案3】：

另一种可能的实现是将指向虚函数的指针直接存储到对象中。当然，这个解决方案从未在实践中使用过（至少在我所知道的任何语言中），因为它会导致内存占用量的急剧增加。然而，有趣的是，使用此实现的代码实际上可以运行得更快，因为它通过抑制对 vptr 的需求来移除间接层。

【参考方案4】：

另一个已知的机制是类型分派函数。实际上，您将 vtable 指针替换为 typeid（小枚举）。 （动态）链接器收集给定虚函数的所有覆盖，并将它们包装在 typeid 字段上的一个大 switch 语句中。

理论上的理由是，这用大量可预测的跳跃代替了间接跳跃（不可预测的）。在选择枚举值方面有一些技巧，switch 语句也可以相当有效（即比 lineair 更好）