C++ 虚函数调用约定的实现原理- 技术经验 -卓越飞翔博客

c++++ 虚函数调用通过函数指针表 (vptr) 和虚函数表 (vtbl) 实现。当调用虚函数时，编译器使用 vptr 定位 vtbl，其中存储着函数指针，从而执行正确的虚函数实现。具体过程包括：获取 vptr、定位 vtbl、获取函数指针、执行函数。这种机制提供了多态性，允许子类覆盖基类函数。

C++ 虚函数调用约定的实现原理

C++ 虚函数调用约定的实现原理

在 C++ 中，虚函数允许子类覆盖基类的函数，从而实现多态性。为了实现虚函数调用，编译器会根据特定的调用约定生成代码。本文将探讨 C++ 中虚函数调用约定的实现原理。

函数指针表 (vptr)

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每个具有虚函数的类都会在对象内存中分配一个函数指针表 (vptr)。vptr 保存着指向类中所有虚函数的指针。当一个虚函数被调用时，编译器会使用 vptr 指向正确的函数实现。

虚函数表 (vtbl)

虚函数表 (vtbl) 是一个数组，它存储着指向具有相同名称和签名的虚函数的指针。每个类都维护着自己的 vtbl。当创建类的实例时，对象的 vptr 会指向该类的 vtbl。

调用过程

当调用一个虚函数时，编译器会执行以下步骤：

获取对象的 vptr。
使用 vptr 指向 vtbl。
使用 vtbl 中的索引找到要调用的函数指针。
执行通过函数指针指向的函数。

实战案例

考虑以下 C++ 代码：

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        cout << "Dog barks" << endl;
    }
};

int main() {
    Animal* animal = new Dog();
    animal->speak(); // 输出: "Dog barks"
    return 0;
}

在此示例中，Animal 类定义了一个 speak 虚函数，而 Dog 类覆盖了该函数。当 animal->speak() 被调用时，编译器会查找 Animal 类的 vptr，该 vptr 指向 Dog 类的 vtbl。vtbl 中存储着 speak 函数的指针，编译器会使用该指针执行 Dog 类的 speak 函数。

其他注意事项

虚函数调用比非虚函数调用效率低，因为需要额外的间接寻址。
虚函数表在编译时生成，因此无法在运行时修改。
C++ 提供了几种不同的虚函数调用约定，例如 thiscall 和 stdcall。不同的约定对不同的平台和编译器进行了优化。

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