本文简要介绍虚函数的实现原理。
C++中的虚函数通过虚函数表(vtable)和虚函数指针(vptr)来实现动态绑定。虚函数表和虚函数指针的结合使用使得动态绑定成为可能,允许在运行时根据对象的实际类型来确定要调用的函数。
1. 虚函数表(vtable):
- 虚函数表是一个内部数据结构,它是一个指向虚函数的指针数组。
- 每个含有虚函数的类都有自己的虚函数表,它在编译时被创建,并存储在可执行程序的数据区域。
- 虚函数表按照虚函数的声明顺序排列,每个表项存储了相应虚函数的地址。
- 虚函数表是静态的,对于每个类来说,在程序的执行过程中它不会发生变化。
2. 虚函数指针(vptr):
- 虚函数指针是一个在类的对象中的特殊指针,它指向对象所属类的虚函数表。
- 虚函数指针通常被添加到对象的开头,以便在对象的内存布局中快速访问。
- 虚函数指针是隐藏的,对于使用对象的代码来说是不可见的,由编译器自动管理。
- 当类的对象被创建时,虚函数指针会被初始化为指向该类的虚函数表。
3. 虚函数调用的过程:
- 当通过基类指针或引用调用虚函数时,编译器首先查找对象的虚函数指针,并根据该指针找到对象所属类的虚函数表。
- 通过虚函数表中函数的位置,编译器可以确定要调用的虚函数的地址。
- 然后,编译器生成相应的机器码来调用正确的虚函数。