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C++的虚函数表：原理与实现

2023-06-29 15:03:40 深夜i -- --

C++ 虚函数表原理实现

C++是一个面向对象的编程语言，许多程序员都熟悉它的基本概念，比如封装、继承和多态。其中的多态是指同一个方法被不同的对象调用时会产生不同的结果。在C++中实现多态的方式之一就是使用虚函数。

在C++中，虚函数的实现原理是通过虚函数表。每个类只有一个虚函数表，其中存储着类中的虚函数地址，该表是一个指针数组，每个元素对应一个虚函数。当一个类被实例化时，对象中就包含了对应的虚函数表指针，如果对象调用了虚函数，就会从虚函数表中找到对应的函数地址并调用。

下面是一个简单的示例来说明虚函数表的实现过程：


class Animal{
public:
  virtual void speak()
    cout<<"Animal speaking..."<<endl;
  
};
class Cat : public Animal{
public:
  virtual void speak()
    cout<<"Cat speaking..."<<endl;
  
};
int main()
{
  Animal *a = new Animal();
  a->speak();
  Cat *c = new Cat();
  c->speak();
  Animal *ac = new Cat();
  ac->speak();
  return 0;
}

在上述代码中，Animal是一个基类，Cat是它的子类，并且都有虚函数speak。在main函数中分别实例化了Animal、Cat和Animal指向Cat的对象，并且都调用了speak函数。这里需要注意的是，调用ac->speak()时，尽管ac是Animal对象的指针，但实际上调用的是Cat的speak函数，这是多态的体现。

在这个例子中，Cat的虚函数表中会存储speak的函数地址，通过继承和覆盖，Cat重新定义了speak函数的实现，因此调用它时会调用Cat的实现，而不是Animal的实现。

虚函数表是C++中实现多态的关键，对于程序员来说，了解其实现原理是非常重要的。在开发过程中，要注意虚函数表的大小和内部存储细节，尤其是对于多次派生和使用虚继承时更加需要关注。同时也需要注意虚拟函数的内存占用，过多的虚拟函数会增加内存开销，影响程序性能。

总之，通过虚函数表实现多态是C++中非常重要的概念，对于程序员来说，了解虚函数表的实现原理和使用方式，能够更好的编写高效、健壮的程序。

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