深入理解C++虚函数表：从原理到实践

"C++虚函数表解析 - 一篇关于C++虚函数表的详细解读文章" C++中的虚函数是实现多态性的重要机制，它允许我们使用父类指针调用子类重写后的成员函数，从而实现泛型编程。多态性分为静态多态（编译时确定）和动态多态（运行时确定），虚函数属于后者，它通过虚函数表（Virtual Table，简称V-Table）来实现动态多态。 虚函数表是一个存储类中所有虚函数地址的数组，每个具有虚函数的类都会有一个这样的表。当创建一个类的实例时，这个表会被分配到实例的内存空间中。由于在继承关系中，子类可能会覆盖父类的虚函数，因此虚函数表确保了调用的是实际对象所属类的正确函数。 根据C++标准，每个含有虚函数的类实例，在其内存布局的起始位置会有一个指向虚函数表的指针。这意味着通过对象实例的地址，我们可以获取到对应的虚函数表，并且能够调用表中对应的函数，实现动态绑定。 以一个简单的类为例： ```cpp class Base { public: virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; } virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; } virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; } }; ``` 在这个例子中，`Base`类有三个虚函数`f`、`g`和`h`。当我们创建`Base`类的实例或其子类实例时，每个实例都会有一个虚函数表，表中包含了这三个函数的地址。如果有一个子类`Derived`继承了`Base`并重写了`f`和`g`： ```cpp class Derived : public Base { public: void f() override { cout << "Derived::f" << endl; } void g() override { cout << "Derived::g" << endl; } void i() { cout << "Derived::i" << endl; } // 非虚函数 }; ``` 即使我们通过`Base`类指针调用`Derived`的实例，也会调用到`Derived`中重写的虚函数： ```cpp Base* basePtr = new Derived(); basePtr->f(); // 输出 "Derived::f" basePtr->g(); // 输出 "Derived::g" basePtr->h(); // 输出 "Base::h" ``` 这里，`basePtr`虽然是指向`Derived`实例的指针，但由于`f`和`g`是虚函数，所以调用它们时会根据虚函数表找到`Derived`的版本。而`h`没有被重写，所以仍然调用`Base`的版本。 总结来说，C++的虚函数表是实现多态的关键，它存储了类中虚函数的地址，使得在运行时可以通过对象实例调用正确的函数，无论该对象实际是哪个类的实例。这种机制提高了代码的灵活性和可扩展性，是面向对象编程中的一个重要特性。