虚函数、虚指针和虚表
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关于虚函数的背景知识
1. 用virtual关键字申明的函数叫做虚函数，虚函数肯定是类的成员函数。
2. 存在虚函数的类都有一个一维的虚函数表叫做虚表。类的对象有一个指向虚表开始的虚指针。虚表是和类对应的，虚表指针是和对象对应的。
3. 多态性是一个接口多种实现，是面向对象的核心。分为类的多态性和函数的多态性。
4. 多态用虚函数来实现，结合动态绑定。
5. 纯虚函数是虚函数再加上= 0。并且该函数只有声明，没有实现。
6. 抽象类是指包括至少一个纯虚函数的类。
 
那虚函数是如何运行的呢？
 
Cpp代码  
1. class Base   
2. { 
3.     public: 
4.         virtual void func() {} 
5. } 
6.  
7. class Derive : public Base 
8. { 
9.     public: 
10.         void func() {} 
11. } 
12.  
13. void main() 
14. { 
15.     Derive d; 
16.     Base *pb = &d; 
17.     b->func(); 
18. } 
class Base
{
    public:
        virtual void func() {}
}
class Derive : public Base
{
    public:
        void func() {}
}
void main()
{
    Derive d;
    Base *pb = &d;
    b->func();
}
 
   编译器在编译的时候，发现Base类中有虚函数，此时编译器会为每个包含虚函数的类创建一个虚表（即vtable），该表是一个一维数组，在这个数组中存放每个虚函数的地址。由于Base类和Derive类都包含了一个虚函数func()，编译器会为这两个类都建立一个虚表，（即使子类里面没有virtual函数，但是其父类里面有，所以子类中也有了）
 
   那么如何定位虚表呢？编译器另外还为每个类的对象提供了一个虚表指针（即vptr），这个指针指向了对象所属类的虚表。在程序运行时，根据对象的类型去初始化vptr，从而让vptr正确的指向所属类的虚表。所以在调用虚函数时，就能够到正确的函数。
 
   对于上述程序，由于pb实际指向的对象类型是Derive，因此vptr指向的Derive类的vtable，当调用pb->func()时，根据虚表中的函数地址到的就是Derive类的func()函数。
 
   正是由于每个对象调用的虚函数都是通过虚表指针来索引的，也就决定了虚表指针的正确初始化是非常重要的。换句话说，在虚表指针没有正确初始化之前，我们不能够去调用虚函数。那么虚表指针在什么时候，或者说在什么地方初始化呢？
答案是在构造函数中进行虚表的创建和虚表指针的初始化。
 
   还记得构造函数的调用顺序吗，在构造子类对象时，要先调用父类的构造函数，此时编译器只“看到了”父类，并不知道后面是否后还有继承者，它初始化父类对象的虚表指针，该虚表指针指向父类的虚表。当执行子类的构造函数时，子类对象的虚表指针被初始化，指向自身的虚表。对于以上的例子，当Derive类的d对象构造完毕后，其内部的虚表指针也就被初始化为指向Derive类的虚表。在类型转换后，调用pb->func()，由于pb实际指向的是Derive类的对象，该对象内部的虚表指针指向的是Derive类的虚表，因此最终调用的是Derive类的func()函数。
 
   要注意：对于虚函数调用来说，每一个对象内部都有一个虚表指针，该虚表指针被初始化为本类的虚表。所以在程序中，不管你的对象类型如何转换，但该对象内部的虚表指针是固定的，所以呢，才能实现动态的对象函数调用，这就是C++多态性实现的原理。
 
 
总结（基类有虚函数）：
1. 每一个类都有虚表。
2. 虚表可以继承，如果子类没有重写虚函数，那么子类虚表中仍然会有该函数的地址，只不过这个地址指向的是基类的虚函数实现。如果基类有3个虚函数，那么基类的虚表中就有三项（虚函数地址），派生类也会有虚表，至少有三项，如果重写了相应的虚函数，那么虚表中的地址就会改变，指向自身的虚函数实现。如果派生类有自己的虚函数，那么虚表中就会添加该项。
3. 派生类的虚表中虚函数地址的排列顺序和基类的虚表中虚函数地址排列顺序相同。 
虚继承、虚表、虚指针
分类： １２读书笔记 2011-04-06 13:07 183人阅读 评论(0) 收藏 举报
编译器class汇编语言c
c++实现多态的方法
其实很多人都知道，虚函数在c++中的实现机制就是用虚表和虚指针，但是具体是怎样的呢？从more effecive c++其中一篇文章里面可以知道：是每个类用了一个虚表，每个类的对象用了一个虚指针。具体的用法如下：
class A
{
public:
    virtual void f();
    virtual void g();
private:
    int a
};
class B : public A
{
public:
    void g();
private:
    int b;
};
//A，B的实现省略
因为龙洋主持人个人资料A郭美美事件是怎么回事呢?有virtual void f（），和g（），所以编译器为A类准备了一个虚表vtableA，内容如下：
A::f 的地址

A::g 的地址
B因为继承了A，所以编译器也为B准备了一个虚表vtableB，内容如下：
A::f 的地址
B::g 的地址
注意：因为B::ｇ是重写了的，所以B的虚表的g放的是B::g的入口地址，但是f是从上面的A继承下来的，所以f的地址是A::f的入口地址。
然后某处有语句 B bB;的时候，编译器分配空间时，除了A的int a，潘阳老公B的成员int b；以外，还分配了一个虚指针vptr，指向B的虚表vtableB，bB的布局如下：
vptr ： 指向B的虚表vtableB

int a： 继承A的成员

int b： B成员
当如下语句的时候：
A *pa = &bB;
pa的结构就是A的布局（就是说用pa只能访问的到bB对象的前两项，访问不到第三项int b）
那么pa->g()中，编译器知道的是，g是一个声明为virtual的成员函数，而且其入口地址放在表格（无论是vtalbeA表还是vtalbeB表）的第2项，那么编译器编译这条语句的时候就如是转换：call *(pa->vptr)[1]（C语言的数组索引从0开始哈~）。
这一项放的是圣诞节开幕词B：：g()的入口地址，则就实现了多态。（注意bB的vptr指向的是B的虚表什么牌子的电视好vtableB）
另外要注意的是，如上的实现并不是唯一的，C++标准只要求用这种机制实现多态，至于虚指针vptr到底放在一个对象布局的哪里，标准没有要求，每个编译器自己决定。我以上的结果是根据g++ 4.3.4经过反汇编分析出来的。
C++中虚函数工作原理和(虚)继承类的内存占用大小计算
分类： 面试珠玑 2012-08-19 17:30 13411人阅读 评论(40) 收藏 举报
工作c++class编译器fundelete
一、虚函数的工作原理
      虚函数的实现要求对象携带额外的信息，这些信息用于在运行时确定该对象应该调用哪一个虚函数。典型情况下，这一信息具有一种被称为 vptr（virtual table pointer，虚函数表指针）的指针的形式。vptr 指向一个被称为 vtbl（virtual table，虚函数表）的函数指针数组，每一个包含虚函数的类都关联到 vtbl。当一个对象调用了虚函数，实际的被调用函数通过下面的步骤确定：到对象的 vptr 指向的 vtbl，然后在 vtbl 中寻合适的函数指针。
      虚拟函数的地址翻译取决于对象的内存地址，而不取决于数据类型(编译器对函数调用的合法性检查取决于数据类型)。如果类定义了虚函数，该类及其派生类就要生成一张虚拟函数表，即vtable。而在类的对象地址空间中存储一个该虚表的入口，占4个字节，这个入口地址是在构造对象时由编译器写入的。所以，由于对象的内存空间包含了虚表入口，编译器能够由这个入口到恰当的虚函数，这个函数的地址不再由数据类型决定了。故对于一个父类的对象指针，调用虚拟函数，如果给他赋父类对象的指针，那么他就调用父类中的函数，如果给他赋子类对象的指针，他就调用子类中的函数(取决于对象的内存地址)。
      虚函数需要注意的大概就是这些个地方了，之前在More effective C++上好像也有见过，不过这次在Visual C++权威剖析这本书中有了更直白的认识，这本书名字很牛逼，看
看内容也就那么回事，感觉名不副实，不过说起来也是有其独到之处的，否则也没必要出这种书了。
      每当创建一个包含有虚函数的类或从包含有虚函数的类派生一个类时，编译器就会为这个类创建一个虚函数表（VTABLE）保存该类所有虚函数的地址，其实这个VTABLE的作用就是保存自己类中所有虚函数的地址，可以把VTABLE形象地看成一个函数指针数组，这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址。在每个带有虚函数的类 中，编译器秘密地置入一指针，称为v p o i n t e r（缩写为V P T R），指向这个对象的V TA B L E。 当构造该派生类对象时，其成员VPTR被初始化指向该派生类的VTABLE。所以可以认为VTABLE是该类的所有对象共有的，在定义该类时被初始化；而VPTR则是每个类对象都有独立一份的，且在该类对象被构造时被初始化。
      通过基类指针做虚函数调 用时（也就是做多态调用时），编译器静态地插入取得这个V P T R，并在V TA B L E表中查函数地址的代码，这样就能调用正确的函数使晚捆绑发生。为每个类设置V TA B L E、初始化V P T R、为虚函数调用插入代码，所有这些都是自动发生的，所以我们不必担心这些。