4.3 C++虚成员函数表vtable

参考：http://www.weixueyuan.net/view/6372.html

总结：

　　在C++中通过虚成员函数表vtable实现多态，虚函数表中存储的是类中虚函数的入口地址。

　　使用多态会降低程序运行效率，使用多态的程序会使用更多的存储空间，存储虚函数表等内容，而且在调用函数时需要去虚函数表中查询函数入口地址，这会增加程序运行时间。

　　在设计程序时，程序设计人员可以选择性的使用多态，对于有需要的函数使用多态，对于其它的函数则不要采用多态。

　　通常情况下，如果一个类需要作为基类，并且期望在派生类中修改某成员函数的功能，并且在使用类对象的时候会采用指针或引用的形式访问该函数，则将该函数声明为虚函数。

 

通过前两节的介绍，想必对多态有一定的了解了。这一节将介绍多态是如何实现的，关于如何实现多态，对于程序设计人员来说即使不知道也是完全没有关系的，但是对于加深对多态的理解具有重要意义，故而在此节中稍微阐述一下多态的实现机制。

在C++中通过虚成员函数表vtable实现多态，虚函数表中存储的是类中虚函数的入口地址。在普通的类中是没有虚函数表的，只有在具有虚函数的类中（无论是自身添加的虚函数还是继承过来的虚函数）才会具有虚函数表，通常虚成员函数表的首地址将会被存入对象的最前面（在32位的操作系统中，存储地址是用4个字节，因此这个首地址就会占用对象的前四个字节的空间）。

例1：

#include<iostream>
using namespace std;

class base
{
public:
    virtual void v1(){ }
    virtual void v2(){ }
};

class derived: public base
{
public:
    virtual void v1(){ }
    virtual void v2(){ }
};

int main()
{
    base b;
    derived d;
    base *p;
    p = &b;
    p->v1();
    p->v2();
    p = &d;
    p->v1();
    p->v2();
    return 0;
}

 

我们将两个类定义成例1所示形式，两个类中各有两个虚函数v1和v2，我们将其函数入口地址找到列于下表中：

虚成员函数	函数入口地址	虚成员函数	函数入口地址
base::v1	00D15834	derived::v1	00D15844
base::v2	00D15838	derived::v2	00D15848

虚函数表里面存储的就是虚函数的入口地址。我们再来看主函数，在主函数中先定义了base类对象b，因为b类中有虚函数，因此存在虚函数表，而虚函数表的首地址就存储在对象所在存储空间的最前，具体情况可以见下图。当然声明derived对象d之后，情况也跟下图中一样，同样在对象存储空间中包含虚成员函数表地址。

之后定义了一个基类类型的指针p，当我们通过基类指针p调用虚函数v1或v2时，系统会先去p所指向的对象的前四个字节中寻找到虚函数表地址，之后在内存中找到该虚函数表，然后在表中找到对应函数的入口地址，之后直接访问这个函数了。当p指针指向的是基类对象时，基类的虚函数表将会被访问，基类中虚函数将会被调用。当p指针指向的是派生类对象，则访问的是派生类的虚函数表，派生类的虚函数表中存的是派生类中的虚函数入口地址，因此调用的是派生类中的虚函数。

使用多态会降低程序运行效率，使用多态的程序会使用更多的存储空间，存储虚函数表等内容，而且在调用函数时需要去虚函数表中查询函数入口地址，这会增加程序运行时间。在设计程序时，程序设计人员可以选择性的使用多态，对于有需要的函数使用多态，对于其它的函数则不要采用多态。通常情况下，如果一个类需要作为基类，并且期望在派生类中修改某成员函数的功能，并且在使用类对象的时候会采用指针或引用的形式访问该函数，则将该函数声明为虚函数。