C에서 가상 함수와 VTable은 어떻게 런타임 다형성을 활성화합니까?

가상 함수 및 VTable 구현

C에서 널리 사용되는 가상 함수는 런타임 다형성을 제공하여 객체가 기본에서 상속된 메서드를 재정의할 수 있도록 합니다. 수업. 효과적인 사용을 위해서는 깊은 수준에서 구현을 이해하는 것이 중요합니다.

vtable 구현

클래스가 가상 함수를 선언할 때마다 가상 테이블(vtable)이 생성됩니다. 이 vtable은 가상 함수에 대한 주소를 저장하며 클래스별로 다릅니다. 해당 클래스에 속하는 각 개체에는 vtable의 메모리 주소를 가리키는 가상 포인터(vptr)가 있습니다. 가상 함수 호출 중에 vptr은 함수 주소를 확인하는 데 사용됩니다.

vtable 접근성

vtable 자체는 런타임에 직접 액세스하거나 수정할 수 없습니다. 언어 사양에는 vtable이 필요하지 않지만 대부분의 컴파일러는 가상 함수에 대해 vtable을 구현합니다.

vtable 존재

Vtable은 하나 이상의 가상 함수가 있는 클래스에 대해서만 생성됩니다. 공간과 시간 오버헤드가 모두 발생하기 때문입니다.

추상 클래스 및 vtable

구현되지 않은 순수 가상 함수가 있는 추상 클래스에는 불완전한 vtable이 있습니다. 슬롯은 예약하지만 함수 포인터는 할당되지 않은 상태로 둡니다.

성능에 미치는 영향

가상 함수를 갖는 것은 전체 클래스가 아닌 해당 함수 자체의 호출에만 영향을 미칩니다. 그러나 vtable을 통해 함수 주소를 확인하는 데 시간 오버헤드가 발생합니다. 가상 함수를 재정의해도 실행 시간이 향상되지 않습니다.

추가 오버헤드

파생 클래스가 가상 함수를 재정의하면 새 vtable이 생성되어 공간 오버헤드가 증가합니다. 하지만 virtual로 선언된 함수만 vtable을 통해 해결해야 하는 성능 저하가 발생합니다.

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