C++中虛表是什么意思(概念及示例)

更新時(shí)間：2024年03月19日 08:55:45 作者：江水為竭

虛函數(shù)表，以及虛函數(shù)指針是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性（Polymorphism）的關(guān)鍵機(jī)制，這篇文章主要介紹了C++中虛表是什么意思(概念及示例),需要的朋友可以參考下

定義

虛函數(shù)（Virtual Function）

定義：類中使用virtual 關(guān)鍵字修飾的函數(shù) 叫做虛函數(shù)
語(yǔ)法：

highlighter- cpp

class Base {
public:
    virtual void show() { cout << "Base show" << endl; }
};

虛函數(shù)表（Virtual Function Table）

定義：當(dāng)類含有至少一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，編譯器會(huì)為該類創(chuàng)建一個(gè)虛函數(shù)表。這個(gè)表是一個(gè)編譯時(shí)構(gòu)建的靜態(tài)數(shù)組，存儲(chǔ)了指向類中所有虛函數(shù)的指針。如果一個(gè)派生類重寫(xiě)了這些函數(shù)，那么在派生類的虛表中，相應(yīng)函數(shù)的指針會(huì)被更新為指向派生類中的版本。
作用：v-table使得在運(yùn)行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)函數(shù)的動(dòng)態(tài)綁定，允許通過(guò)基類的指針或引用調(diào)用正確的函數(shù)版本。

虛函數(shù)指針（Virtual Pointer）

定義：每個(gè)含有虛函數(shù)的類的對(duì)象（實(shí)例化出的）會(huì)持有一個(gè)指向相應(yīng)虛表的指針，這個(gè)指針通常被稱為虛指針（vptr）。vptr是對(duì)象運(yùn)行時(shí)的一部分，確保了當(dāng)通過(guò)基類指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，能夠查找到正確的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
作用：在對(duì)象的生命周期開(kāi)始時(shí)，構(gòu)造函數(shù)會(huì)設(shè)置vptr以指向相應(yīng)的虛函數(shù)表。如果有派生類對(duì)象，它的構(gòu)造函數(shù)會(huì)更新vptr，以指向派生類的虛函數(shù)表。這保證了通過(guò)基類的引用或指針調(diào)用虛函數(shù)也會(huì)執(zhí)行最派生類的重寫(xiě)版本。

示例

highlighter- cpp

#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    virtual void func1() { cout << "Base::func1" << endl; }
    virtual void func2() { cout << "Base::func2" << endl; }
};
class Derived : public Base {
public:
    void func1() override { cout << "Derived::func1" << endl; }
    // func2() 繼承自 Base
};
void printVTable(void* obj) {
    cout << "vptr Address: " << obj << endl;
    void** vTable = *(void***)obj;
    cout << "VTable[0] (func1): " << vTable[0] << endl;
    cout << "VTable[1] (func2): " << vTable[1] << endl;
}
int main() {
    Base* base = new Base();
    Derived* derived = new Derived();
    cout << "Base object:" << endl;
    printVTable(base);
    cout << "\nDerived object:" << endl;
    printVTable(derived);
    delete base;
    delete derived;
    return 0;
}

程序輸出如下，可以看到?jīng)]用重寫(xiě)的func2函數(shù)地址是一樣的。

highlighter- apache

Base object:
vptr Address: 0x8c1510   
VTable[0] (func1): 0x422270
VTable[1] (func2): 0x4222b0
Derived object:
vptr Address: 0x8c1530   
VTable[0] (func1): 0x422330
VTable[1] (func2): 0x4222b0

如下圖所示：

面試題

（來(lái)自2024騰訊實(shí)習(xí)面試）場(chǎng)景題：一個(gè)類 A，里面有一個(gè)打印 helloworld 的虛函數(shù)，然后類 A 會(huì)在構(gòu)造函數(shù)里調(diào)用這個(gè)虛函數(shù)，此時(shí)有個(gè)類 B，繼承A，重寫(xiě)了這個(gè) helloworld虛函數(shù)，問(wèn)你在創(chuàng)建類 B 時(shí)，會(huì)打印 A 里的 helloworld 還是 B 里的。

代碼如下：

highlighter- arduino

class A {
public:
    A() {
        print();
    }
    virtual void print() {
        cout << "A print" << endl;
    }
};
class B : public A {
public:
    void print() override {
        cout << "B print" << endl;
    }
};
int main() {
    A* aTemp = new B();
    delete aTemp;
}

解答：基類構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候，派生類的部分尚未初始化，因此調(diào)用的虛函數(shù)不會(huì)下發(fā)到派生類中。

最終會(huì)打印 A print，而不是類 B 里重寫(xiě)的版本

到此這篇關(guān)于C++中虛表是什么的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++虛表內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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