C++多态（四）---虚函数表详解

C++多态

在C++多态（三）中已经得知，虚函数表地址存放在对象的内存模型中，通过该指针（vfptr），可以访问到该对象的虚函数表。

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

private:
	int _b1 = 1;
	int _b2 = 2;
};

b为Base类的对象，&b为b在内存中的地址。

一般继承下的虚函数表

一般的继承方式下，基类和派生类中的虚函数可能发生覆盖，也可能存在着自己的虚函数。

一般继承（无虚函数覆盖）

如下是继承下的无函数覆盖的情况下，继承体系中无覆盖的情况。

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

private:
	int _b1 = 1;
	int _b2 = 2;
};

class Derived : public Base
{
public:
	virtual void f1(){ cout << "Derived::f1()" << endl; }
	virtual void g1(){ cout << "Derived::g1()" << endl; }
	virtual void h1(){ cout << "Derived::h1()" << endl; }
};

可以发现，派生类虚函数表中的基类虚函数放在了虚函数表的前面，紧接着是派生类中的虚函数，并且虚函数表以0（在VS2013下运行）为结束符标志。

一般继承（有虚函数覆盖）

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

private:
	int _b1 = 1;
	int _b2 = 2;
};

class Derived : public Base
{
public:
	virtual void f(){ cout << "Derived::f()" << endl; } //存在覆盖的情况
	virtual void g1(){ cout << "Derived::g1()" << endl; }
	virtual void h1(){ cout << "Derived::h1()" << endl; }
};

可以发现，派生类中f()成员函数覆盖了基类中的f()成员函数，在我们看到的派生类中的虚函数表下，少了一个地址，所以在根据地址指向的函数可以发现，缺少的那个正是派生类虚函数覆盖的基类虚函数。

多继承下的虚函数表

多重继承下无函数覆盖

派生类中的虚函数放在第一个基类中，其余的虚函数表各自存放之自身虚函数

多重继承下存在函数覆盖

class Base1
{
public:
	virtual void f(){ cout << "Base::f()" << endl; }
	virtual void g(){ cout << "Base::g()" << endl; }
	virtual void h(){ cout << "Base::h()" << endl; }
};

class Base2
{
public:
	virtual void f(){ cout << "Base::f()" << endl; }
	virtual void g(){ cout << "Base::g()" << endl; }
	virtual void h(){ cout << "Base::h()" << endl; }
};

class Base3
{
public:
	virtual void f(){ cout << "Base::f()" << endl; }
	virtual void g(){ cout << "Base::g()" << endl; }
	virtual void h(){ cout << "Base::h()" << endl; }
};

class Derived : public Base1, public Base2, public Base3
{
public:
	virtual void f(){ cout << "Derived::f()" << endl; } //发生覆盖情况
	virtual void g1(){ cout << "Derived::g1()" << endl; }
	virtual void h1(){ cout << "Derived::h1()" << endl; }
};

在多重继承下，派生类的对象结构，如下所示：



我们可以看到，三个父类虚函数表中的f()函数的位置都替换成了子类中的虚函数。
任意静态类型的父类指针来指向子类，都会调用子类的虚函数。

Derive d;
Base1 *b1 = &d;
Base2 *b2 = &d;
Base3 *b3 = &d;
b1->f(); //Derive::f()
b2->f(); //Derive::f()
b3->f(); //Derive::f()