C++虚函数和虚函数表
C++虚函数与虚函数表
多态性可分为两类：静态多态和动态多态。函数重载和运算符重载实现的多态属于静态多态，动态多态性是通过虚函数实现的。
每个含有虚函数的类有一张虚函数表(vtbl)，表中每一项是一个虚函数的地址， 也就是说，虚函数表的每一项是一个虚函数的指针。
没有虚函数的C++类，是不会有虚函数表的。
两张图：
简单例子：
1 #include <iostream>
2 #include <windows.h>
3
4 using namespace std;
5
6 class base
7 {
8 virtual void f(){cout<<"base::f"<<endl;};
9 virtual void g(){cout<<"base::g"<<endl;};
10 virtual void h(){cout<<"base::h"<<endl;};
11 };
12
13 typedef void (*pfun)();
14
15 void main()
16 {
17 DWORD w=0x4011e0; //虚函数表第一项的内容，也就是第一个虚函数的地址
18
19 pfun fun=NULL;
20 base b;
21 base *pbase=&b;
22
23 fun=(pfun)w;
24 fun(); //调用第一个虚函数
25 }
查看对象b在内存中：
查看虚函数表：
虚函数表的指针4个字节大小（vptr），存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下）。这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。
虚函数表的结束标志在不同的编译器下是不同的。在VC6.0下，这个值是NULL，如图：
另一个例子：
1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class base
6 {
7 virtual void f(){cout<<"base::f"<<endl;};
8 virtual void g(){cout<<"base::g"<<endl;};
9 virtual void h(){cout<<"base::h"<<endl;};
10 };
11
12 class Derive : public base
13 {
14
15 public:
16 Derive(){};
17 virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
18 virtual void g() { cout << "Derive::g" << endl; }
19
20 };
21
22 typedef void(*pfun)();
23
24 void main()
25 {
26 pfun fun=NULL;
27 Derive d;
28 base *p=&d;
29
30 fun=(pfun)**((int**)p);
31 fun(); //调用第一个虚函数
32
33 fun=(pfun)*(*((int**)p)+2);
34 fun(); //调用第三个函数
35
36 }
查看对象d在内存中：
多重继承：
有几个父类，就有几个vtab和vptr
类的虚函数表是一块连续的内存，每个内存单元中记录一个JMP指令的地址
注意的是，编译器会为每个有虚函数的类创建一个虚函数表，该虚函数表将被该类的所有对象共享。类的每个虚成员占据虚函数表中的一行。如果类中有N个虚函数，那么其虚函数表将有N*4字节的大小。 虚函数（Virtual Function）是通过一张虚函数表（Virtual Table）来实现的。简称为V-Table。在这个表中，主要是一个类的虚函数的地址表，这张表解决了继承、覆盖的问题，保证其真实反应实际的函数。这样，在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了这个实例的内存中，所以，当用父类的指针来操作一个子类的时候，这张虚函数表就显得由为重要了，它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。 编译器应该是保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下）。 这意味着可以通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。
代码：
1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class Base1 {
6
7 public:
8
9 virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
10
11 virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
12
13 virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
14
15
16
17 };
18
19 class Base2 {
20
21 public:
22
23 virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
24
25 virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
26
27 virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
28
29 };
30
31
32 class Base3 {
33
34 public:
35
36 virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
37
38 virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
39
40 virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
41
42 };
43
44
45 class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {
46
47 public:
48
49 virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
50
51 virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
52
53 };
54
55
56 typedef void(*Fun)(void);
57
58 int main()
59
60 {
61
62 Fun pFun = NULL;
63
64 Derive d;
65
66 int** pVtab = (int**)&d;
67
68 //Base1's vtable
69
70 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+0);
71
72 pFun = (Fun)pVtab[0][0];
73
74 pFun();
75
76
77 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+1);
78
79 pFun = (Fun)pVtab[0][1];
80
81 pFun();
82
83
84 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+2);
85
86 pFun = (Fun)pVtab[0][2];
87
88 pFun();
89
90
91 //Derive's vtable
92
93 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+3);
94
95 pFun = (Fun)pVtab[0][3];
96
97 pFun();
98
99
100 //The tail of the vtable
101
102 pFun = (Fun)pVtab[0][4];
103
104 cout<<pFun<<endl;
105
106
107 //Base2's vtable
108
109 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
110
111 pFun = (Fun)pVtab[1][0];
112
113 pFun();
114
115
116 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
117
118 pFun = (Fun)pVtab[1][1];
119
120 pFun();
121
122
123 pFun = (Fun)pVtab[1][2];
124
125 pFun();
126
127
128 //The tail of the vtable
129
130 pFun = (Fun)pVtab[1][3];
131
132 cout<<pFun<<endl;
133
134
135 //Base3's vtable
136
137 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
138
139 pFun = (Fun)pVtab[2][0];
140
141 pFun();
142
143
144 //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
145
146 pFun = (Fun)pVtab[2][1];
147
148 pFun();
149
150
151 pFun = (Fun)pVtab[2][2];
152
153 pFun();
154
155
156 //The tail of the vtable
157
158 pFun = (Fun)pVtab[2][3];
159
160 cout<<pFun<<endl;
161
162
163 cout<<sizeof(d)<<endl;
164
165 return 0;
166
167 }
