c++虚函数表和虚函数指针

在 C++ 中，虚函数表（Virtual Function Table，VTable或VTBL）是用于实现多态性的一种机制，而虚函数指针（vptr）则是用来访问虚函数表的指针。让我们分别解释它们的含义：

1. 虚函数表（VTable）：

• 虚函数表是一个特殊的数据结构，用于存储包含虚函数的类的虚函数地址。

• 每个包含虚函数的类都有自己的虚函数表，其中包含该类的虚函数地址，按照它们在类中声明的顺序排列。

• 当对象通过指针或引用调用虚函数时，编译器会在运行时通过虚函数表查找正确的虚函数地址，并调用相应的虚函数。

• 虚函数表的创建是在编译期完成的，并且在对象的内存布局中作为隐藏成员存在。

2. 虚函数指针（vptr）：

• 虚函数指针是一个额外的指针，它位于对象的内存布局的开头或结尾处。

• 每个包含虚函数的类的对象都有一个虚函数指针，指向相应类的虚函数表。

• 虚函数指针的存在允许在运行时通过指针或引用调用正确的虚函数，实现多态性。

• 虚函数指针在对象的构造过程中被设置为正确的虚函数表地址，在对象的析构过程中被清除。

• 虚函数指针的创建和管理是由编译器负责的，开发者无需显式处理虚函数指针的操作。

下面是一个示例，展示了虚函数表和虚函数指针的概念：

#include <iostream>

class Shape {
public:
    virtual void draw() {
        std::cout << "Drawing a shape." << std::endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Circle circle;

    // Creating a base class pointer and pointing it to the Circle object
    Shape* shapePtr = &circle;

    // Calling the draw() function through the base class pointer
    shapePtr->draw(); // Output: "Drawing a circle."

    return 0;
}

在上面的示例中，定义了 Shape 和 Circle 两个类，其中 Shape 类有一个虚函数 draw()。我们通过将 Circle 对象地址赋给 Shape 类型的指针 shapePtr，实现了通过虚函数指针在运行时调用正确的虚函数，从而实现多态性。输出结果为 "Drawing a circle."，这表明在运行时正确地调用了 Circle 类的 draw() 函数。