C++虚函数表分析

       C++的虚函数作用主要是实现多态的机制,关于多态,简而言之就是用父类型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,这种技术可以使父类的指针有“多种形态”,是一种泛型技术。所谓泛型技术,就是试图使用不变的代码来实现可变的算法,要么试图在编译时决议,要么试图在运行时决议。

虚函数表

       C++是通过虚函数表来实现虚函数,在虚函数表中,放的是一个类的虚函数地址,这张表解决了继承,覆盖的问题。当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张表就像一个地图一样,指明实际所应该调用的函数。

基于虚函数表的C++对象的内存布局分为以下几种情况

1).单一的一般继承

2).单一的虚拟继承

3).多重继承

4).重复多重继承

5).钻石型的虚拟多重继承

单一的一般继承

       我们假设有下面所示的一个继承关系:

单一继承

验证代码:

使用图片表示如下:

得出以下结论:

1).虚函数表在最前面的位置。

2).成员变量跟据其继承和声明顺序依次放在后面。

3).被重写的虚函数在函数表中得到了更新。


单一虚拟继承

单一虚拟继承

其继承后省略的源码如下所示:

在内存中的分布情况如下:

多重继承

假设我们有下面所示的继承关系:

多重继承

使用图片表示是下面这个样子:

我们可以看到:

1).每个父类都有自己的虚表。

2).子类的成员函数表放到第一个父类的表中。

3).内存布局中,其父类布局依次按声明顺序排列。

4).每个父类的虚表中的f()函数都被重写成了子类的f().这样做就是为了解决不同的父类类型指针指向同一个子类实例,而能够调用到实际的函数。

重复继承

  所谓重复继承,就是某个基类被间接地重复继承了多次。下面是一个继承图,我们重载了父类的f()函数。

下面是对于子类实例中的虚函数表的图:

钻石型多重虚拟继承

虚拟继承的出现是为了解决重复继承中多个间接父类的问题。上述的“重复继承”只需要把B1和B2继承B的语法中加上Virtual关键字,就成了虚拟继承,其继承图如下所示:

其继承后省略的源码如下所示:

在C++中内存分布情况如下:

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