浅谈C++中虚函数实现原理揭秘

2020-01-06 15:26:48王旭
下面小编就为大家带来一篇浅谈C++中虚函数实现原理揭秘。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧  

编译器到底做了什么实现的虚函数的晚绑定呢?我们来探个究竟。     

编译器对每个包含虚函数的类创建一个表(称为V TA B L E)。在V TA B L E中,编译器放置特定类的虚函数地址。在每个带有虚函数的类 中,编译器秘密地置一指针,称为v p o i n t e r(缩写为V P T R),指向这个对象的V TA B L E。通过基类指针做虚函数调 用时(也就是做多态调用时),编译器静态地插入取得这个V P T R,并在V TA B L E表中查找函数地址的代码,这样就能调用正确的函数使晚捆绑发生。为每个类设置V TA B L E、初始化V P T R、为虚函数调用插入代码,所有这些都是自动发生的,所以我们不必担心这些。利用虚函数, 这个对象的合适的函数就能被调用,哪怕在编译器还不知道这个对象的特定类型的情况下。(《C++编程思想》)

在任何类中不存在显示的类型信息,可对象中必须存放类信息,否则类型不可能在运行时建立。那这个类信息是什么呢?

我们来看下面几个类:

class no_virtual


{
public:
  void fun1() const{}
  int fun2() const { return a; }
private:
  int a;
} class one_virtual
{
public:
  virtual void fun1() const{}
  int fun2() const { return a; }
private:
  int a;
} class two_virtual
{
public:
  virtual void fun1() const{}
  virtual int fun2() const { return a; }
private:
  int a;
} 

以上三个类中:

no_virtual没有虚函数,sizeof(no_virtual)=4,

类no_virtual的长度就是其成员变量整型a的长度;

one_virtual有一个虚函数,sizeof(one_virtual)=8;

two_virtual 有两个虚函数,sizeof(two_virtual)=8;

有一个虚函数和两个虚函数的类的长度没有区别,其实它们的长度就是no_virtual的 长度加一个void指针的长度,它反映出,如果有一个或多个虚函数,编译器在这个结构中插入一个指针( V P T R)。在one_virtual 和 two_virtual之间没有区别。这是因为V P T R指向一个存放地址的表,只需要一个指针,因为所有虚函数地址都包含在这个表中。 这个VPTR就可以看作类的类型信息。

那我们来看看编译器是怎么建立VPTR指向的这个虚函数表的。先看下面两个类: