虛擬函數和Vtable 在C 中如何運作
虛擬函數是物件導向程式設計的一個基本面,允許衍生類別的物件重寫出從基底類別繼承的方法。但是虛函數在底層是如何實現的呢?
Vtable 實作
當一個類別定義了一個虛函數時,編譯器會產生一個 vtable (虛函數表)。此表儲存指向該類別的所有虛擬函數的指標。每個物件實例都有一個vptr(虛擬指標),指向其類別的vtable的基底位址。
Vtable存取和修改
存取或在運行時修改 vtable 在 C 中通常被認為是不安全的。語言定義不強制要求使用 vtable,不同的實作可能有不同的行為。大多數情況下,vtable 只針對有虛函數的類別存在,不能直接修改。
虛函數表和抽象類別
抽象類別有純虛函數,它們是需要被衍生類別重寫。在一些實作中,抽象類別的vtable可以包含純虛函數的NULL函數指標。這確保了在抽象類別上呼叫純虛函數會導致未定義的行為。
效能影響
由於需要動態,擁有虛函數會增加效能開銷運行時綁定。這種開銷只影響虛函數的執行,而不影響整個類別。重寫虛擬函數不會改變執行速度。但是,為衍生類別建立單獨的 vtable 可能會導致額外的空間開銷。
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