本文转载自CSDN C++虚函数表解析

虚函数

虚函数就是用virtual来修饰的函数。虚函数是实现C++多态的基础。

虚函数表

每个类都会为自己类的虚函数创建一个表，来存放类内部的虚函数成员。

在这个表中，主是要一个类的虚函数的地址表，这张表解决了继承、覆盖的问题，保证其容真实反应实际的函数。这样，在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了这个实例的内存中，所以，当我们用父类的指针来操作一个子类的时候，这张虚函数表就显得由为重要了，它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。

这里我们着重看一下这张虚函数表。C++的编译器应该是保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下）。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。

实例

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class Base {
     public:
            virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }

            virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }

            virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }

};

按照上面的说法，我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程：

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typedef void(*Fun)(void);

Base b;

Fun pFun = NULL;
cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl;

cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;

// Invoke the first virtual function 

pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));

pFun();
实际运行经果如下：

虚函数表地址：0012FED4

虚函数表 — 第一个函数地址：0044F148

Base::f

通过这个示例，我们可以看到，我们可以通过强行把&b转成int ，取得虚函数表的地址，然后，再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了，也就是Base::f()，这在上面的程序中得到了验证（把int 强制转成了函数指针）。通过这个示例，我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h()，其代码如下：

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(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0);  // Base::f()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1);  // Base::g()
(Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2);  // Base::h()
示例图如下所示：

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在上面这个图中，我在虚函数表的最后多加了一个结点，这是虚函数表的结束结点，就像字符串的结束符“/0”一样，其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值如果是1，表示还有下一个虚函数表，如果值是0，表示是最后一个虚函数表。

一般继承

下面，再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。假设有如下所示的一个继承关系：

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对于实例：Derive d; 的虚函数表如下：
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当派生类覆盖了基类的函数f()时，实例的虚函数表则是这样：
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这样，我们就可以看到对于下面这样的程序，

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Base *b = new Derive();
b->f();

由b所指的内存中的虚函数表的f()的位置已经被Derive::f()函数地址所取代，于是在实际调用发生时，是Derive::f()被调用了。这就实现了多态。

多重继承

假设有下面这样一个类的继承关系。注意：子类并没有覆盖父类的函数。

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对于子类实例中的虚函数表，是下面这个样子：

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我们可以看到：

  • 每个父类都有自己的虚表。

  • 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。

当有函数覆盖时，即重载了f(),实例的虚函数表：

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我们可以看见，三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样，我们就可以任一静态类型的父类来指向子类，并调用子类的f()了。如：我们可以看见，三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样，我们就可以任一静态类型的父类来指向子类，并调用子类的f()了。