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深入探究C++虚函数的实现原理
2023-07-07 18:42:44 深夜i     --     --
C++ 虚函数 实现原理 多态 动态绑定

C++中的虚函数是一种重要的特性,实现了对象多态性的概念。虚函数让程序能够在运行时确定执行哪个函数,并让每个对象都可以根据自己的类型来调用到正确的函数。但是,虚函数的实现原理却是许多C++开发者感到困惑的问题。

在C++中,每个对象的内存中都有一个虚函数表(VTable),保存着该类的虚函数地址。当程序运行时,会根据对象的实际类型(而非指针类型)来查找虚函数表,并根据该类型对应的虚函数地址来运行函数。这种动态绑定的机制可以让不同的子类实现自己的虚函数,从而实现多态性。

虚函数的实现需要配合虚函数表一起使用。每个虚函数在虚函数表中占据一个指针大小的位置,指向函数的代码实现。虚函数表也是一个数组,其中每一项都是一个指向虚函数的指针。这个表通常放置在对象的最开始的位置。

当一个类定义了虚函数的时候,编译器会为这个类生成虚函数表。这个表包含了这个类的所有虚函数的地址。对于派生类,虚函数表也会被生成,并且包含从基类继承的所有虚函数的地址,以及子类自己实现的虚函数的地址。这样,派生类就可以通过继承虚函数表,并重写其中的虚函数来实现多态性。

在调用虚函数的时候,对象会通过查找虚函数表中的相应项来找到正确的函数实现,并执行该函数。如果对象的实际类型和指针类型不一样,程序会根据这个指针类型从虚函数表中查找函数地址,但最终执行的却是实际类型的函数实现,这就是 C++ 多态性的体现。

总之,C++中虚函数的实现原理是通过虚函数表来实现的。虚函数表为每一个类生成了一个包含虚函数地址的表,派生类会继承基类的虚函数表并添加自己的虚函数地址。当程序运行时,会根据对象的实际类型(而非指针类型)来查找虚函数表并执行正确的函数。虚函数通过这种方式实现了对象多态性的概念。

  
  

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