虛函數是C 中物件導向程式設計的關鍵方面，它支援後期綁定和動態多態性。然而，理解它們的底層實現可能具有挑戰性。本文深入探討了虛擬函數及其關聯的 vtable 背後的複雜機制。
虛擬函數在實現運行時多態性方面發揮關鍵作用，其中方法的實際實現是在運行時根據對象的類型確定的。此功能由 vtable 提供便利，vtable 是儲存虛擬函數位址的特定於類別的資料結構。至少包含一個虛擬函數的類別的每個物件在其記憶體佈局的開頭都包含一個 vptr（虛擬指標），指向對應 vtable 的基底位址。
雖然語言規格沒有明確要求使用 vtable，但編譯器通常使用它們來實作虛擬函數。 vtable本身通常儲存在可執行檔的全域或靜態資料部分中，並且在執行時通常不允許對其進行修改。直接存取虛擬函數表也是不允許的，因為這會繞過虛擬函數呼叫中固有的安全機制。
虛函數表僅為至少擁有一個虛函數的類別建立。即使一個類別從其基底類別繼承了虛函數，而衍生類別仍然維護自己的 vtable，其中包含繼承的位址和它定義的任何其他虛擬函數。
對於具有純虛函數的抽象類，語言規範未定義處理，且實作取決於編譯器。雖然某些編譯器可能會在 vtable 條目中插入 NULL 指針，但其他編譯器可能會提供發出斷言的虛擬方法。
與虛擬函數呼叫相關的開銷主要源自於間接透過 vptr 和透過 vtable 進行額外層級的函數查找。然而，這種開銷主要限於虛擬函數呼叫本身，不會顯著影響同一類別中非虛擬函數的效能。與呼叫基底類別的虛函數相比，重寫虛擬函數不會改變這些呼叫的執行時間。然而，在衍生類別中定義額外的虛擬函數可能會因為建立新的虛擬函數表而引入空間開銷。
透過了解這些實作細節，開發人員可以更深入地了解虛擬函數和 vtable 的複雜工作原理，使他們能夠有效地利用這些功能進行動態和可擴展的軟體設計。
以上是C 中的虛擬函數和虛函數表如何運作？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
