虚函数是 C 中面向对象编程的一个关键方面，它支持后期绑定和动态多态性。然而，理解它们的底层实现可能具有挑战性。本文深入探讨了虚拟函数及其关联的 vtable 背后的复杂机制。
虚拟函数在实现运行时多态性方面发挥着关键作用，其中方法的实际实现是在运行时根据对象的类型确定的。此功能由 vtable 提供便利，vtable 是存储虚拟函数地址的特定于类的数据结构。至少包含一个虚函数的类的每个对象在其内存布局的开头都包含一个 vptr（虚拟指针），指向相应 vtable 的基地址。
虽然语言规范没有明确要求使用 vtable，但编译器通常使用它们来实现虚拟函数。 vtable本身通常存储在可执行文件的全局或静态数据部分中，并且在运行时通常不允许对其进行修改。直接访问虚函数表也是不允许的，因为这会绕过虚函数调用中固有的安全机制。
虚函数表仅为至少拥有一个虚函数的类创建。即使一个类从其基类继承了虚函数，派生类仍然维护自己的 vtable，其中包含继承的地址和它定义的任何其他虚函数。
对于具有纯虚函数的抽象类，语言规范未定义处理，并且实现取决于编译器。虽然某些编译器可能会在 vtable 条目中插入 NULL 指针，但其他编译器可能会提供发出断言的虚拟方法。
与虚拟函数调用相关的开销主要源于间接通过 vptr 和通过 vtable 进行额外级别的函数查找。然而，这种开销主要限于虚拟函数调用本身，不会显着影响同一类中非虚拟函数的性能。与调用基类的虚函数相比，重写虚函数不会改变这些调用的执行时间。然而，在派生类中定义额外的虚函数可能会由于创建新的虚函数表而引入空间开销。
通过了解这些实现细节，开发人员可以更深入地了解虚拟函数和 vtable 的复杂工作原理，使他们能够有效地利用这些功能进行动态和可扩展的软件设计。
以上是C 中的虚拟函数和虚函数表如何工作？的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！
