虚函数表与多态内存布局

参考博客:https://blog.csdn.net/songguangfan/article/details/87898915

C++中 的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态,简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例,然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术 可以让父类的指针有“多种形态”,这是一种泛型技术。

虚函数表
每个含有虚函数的类都有一个虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。 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。

1、  每一个类都有虚函数列表。
2、  虚表可以继承,如果子类没有重写虚函数,那么子类虚表中仍然会有该函数的地址,只不过这个地址指向的是基类的虚函数实现。如果基类3个虚函数,那么基类的虚表中就有三项(虚函数地址),派生类也会有虚表,至少有三项,如果重写了相应的虚函数,那么虚表中的地址就会改变,指向自身的虚函数实现。如果派生类有自己的虚函数,那么虚表中就会添加该项。
3、  派生类的虚表中虚函数地址的排列顺序和基类的虚表中虚函数地址排列顺序相同,子类独有的虚函数放在后面。

当定义一个有虚函数类的对象时,对象的第一块的内存空间就是一个指向虚函数列表的指针。

在这举个例子

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

然后定义变量 Base b;

看这幅图:

注意:虚函数表在最后会有一个结束标志,为1说明还有虚表,为0表示没有虚表了 。(编译器不同,结束标志可能存在差异)。

(一)无虚函数覆盖

没有任何的继承,虚函数表如下图

(二)一般继承(有虚函数覆盖)

如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数,会是一个什么样子?假设,我们有下面这样的一个继承关系。如图所示:

在这个类的设计中,只覆盖了父类的一个函数:f()。那么,对于派生类的实例,其虚函数表会是下面的一个样子:

从表中可以看到下面几点,
1)覆盖的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。
2)没有被覆盖的函数依旧。
这样就会出现
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。

(三)多重继承(无虚函数覆盖)

下面我们再看看多重继承的情况:

对于子类实例中的虚函数表,是下面这个样子:

从图上我们可以看到

1)每个父类都有自己的虚表。

2)  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。

(四)多重继承(有虚函数覆盖)

下面我们再来看看,如果发生虚函数覆盖的情况。

下图中,我们在子类中覆盖了父类的f()函数。

子类虚函数列表如图所示:

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。

原文地址:https://www.cnblogs.com/WPF-342201/p/11479758.html

时间: 2024-10-07 20:16:05

虚函数表与多态内存布局的相关文章

vs查看虚函数表和类内存布局

虚继承和虚基类 虚继承:在继承定义中包含了virtual关键字的继承关系:     虚基类:在虚继承体系中的通过virtual继承而来的基类,需要注意的是:class CSubClass : public virtual CBase {}; 其中CBase称之为CSubClass的虚基类,而不是说CBase就是个虚基类,因为CBase还可以不不是虚继承体系中的基类. vs中如何查看内存布局: . 打开"Visual Studio Command Prompt (2010)" 使用cl命

C++ 虚函数表与多态 —— 使用继承 &amp; 多重继承的虚函数表

1. 使用继承的虚函数表: 每个类只有1个虚函数表,当子类继承父类后,子类可以自己改写和新增虚函数,如下图所示: 子类重写 func_1 后,子函数的 func_1 将会有新的逻辑,不会干扰到父类: 子类新增行的 func_4 方法后,父类无法访问到该方法. 如下代码: 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class Father 5 { 6 public: 7 virtual void func_1() { cout <&l

虚函数实现原理之虚函数表

引言 C++使用虚函数来实现多态机制,大多数编译器是通过虚函数表来实现动态绑定. 类的内存布局 1.普通类 class B { public: int m; int n; }; int main() { printf("%ld\n", sizeof(B)); B b; printf("%p, %p, %p\n", &b, &b.m, &b.n); return 0; } 类中只有普通成员变量,对象在内存中顺序存储成员变量.输出: 8 0x7f

C++多态篇2——虚函数表详解之从内存布局看函数重载,函数覆盖,函数隐藏

上一篇C++多态篇1一静态联编,动态联编.虚函数与虚函数表vtable中,我在最后分析了虚函数与虚函数表的内存布局,在下一篇详细剖析虚函数及虚函数表的过程中,我发现有关函数重载,函数覆盖,函数重写和函数协变的知识也要理解清楚才能对虚函数表在内存中的布局,对派生类的对象模型以及对多态的实现有更深的理解. 所以这一篇我作为一篇过渡篇,也同时对我以前写过的一篇博文进行一个收尾.在C++继承详解之二--派生类成员函数详解(函数隐藏.构造函数与兼容覆盖规则)文章中,我对函数覆盖,重载,重写提了一下,但是没

C++多态篇3——虚函数表详解之多继承、虚函数表的打印

在上上一篇C++多态篇1一静态联编,动态联编.虚函数与虚函数表vtable中,我最后简单了剖析了一下虚函数表以及vptr. 而在上一篇文章C++多态篇2--虚函数表详解之从内存布局看函数重载,函数覆盖,函数隐藏中我详细介绍了虚函数的函数重载,函数覆盖以及函数隐藏的问题,其实在那一篇文章中,对单继承的虚函数已经做了十分详细的解答了,如果对前面有兴趣的人可以先看一下那篇文章. 在这一篇中,我会具体的分析一下在不同继承中(单继承,多继承)关于虚函数表在内存中的布局以及如何打印虚函数表.但是有关在虚继承

C++中3种多态实现机制之虚函数表

上期我们简单的讲解了利用RTTI来实现多肽,这期我们就来聊聊利用虚函数的方法来实现多肽. 1.什么是虚函数 在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定 义的成员函数,用法格式为:virtual 函数返回类型 函数名(参数表) {函数体}:,实现多态性,通过指向派生类的基类指针或引用,访问派生类中同名覆盖成员函数 2.实现多肽的条件 简单的说就是:基类的指针或引用指向子类对象,当子类中成员函数和基类成员函数:函数名相同,参数列表相同,返回值相同,并且基类该函数为虚函数时,基类

C++对象内存模型2 (虚函数,虚指针,虚函数表)

从例子入手,考察如下带有虚函数的类的对象内存模型: 1 class A { 2 public: 3 virtual void vfunc1(); 4 virtual void vfunc2(); 5 void func1(); 6 void func2(); 7 virtual ~A(); 8 private: 9 int m_data1, m_data2; 10 }; 11 12 class B : A { 13 public: 14 virtual void vfunc1();; 15 vo

C++ Primer 学习笔记_35_面向对象编程(6)--虚函数与多态(三):虚函数表指针(vptr)及虚基类表指针(bptr)、C++对象模型

C++ Primer 学习笔记_35_面向对象编程(6)--虚函数与多态(三):虚函数表指针(vptr)及虚基类表指针(bptr).C++对象模型 一.虚函数表指针(vptr)及虚基类表指针(bptr) C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual引起的,包括: virtual function机制:用以支持一个有效率的"执行期绑定": virtual base class:用以实现多次在继承体系中的基类,有一个单一而被共享的实体. 1.虚函数表指针 C++中,有两种数据

C++中虚拟继承 &amp; 虚函数表内存分布情况

一 虚继承 1) 代码: Code #include <iostream> using namespace std; class B { public: int i; virtual void vB(){ cout << "B::vB" << endl; } void fB(){ cout << "B::fB" << endl;} }; class D1 : virtual public B { publi