深度剖析C++虛表工作機制講述
下面主要進行C++虛表的介紹與說明，對于多態(tài)，簡而言之就是用父類型別的指針指向其子類的實例，然后通過父類的指針調用實際子類的成員函數(shù)。這種技術可以讓父類的指針有“多種形態(tài)”，這是一種泛型技術。
所謂泛型技術，說白了就是試圖使用不變的代碼來實現(xiàn)可變的算法。比如：模板技術，RTTI技術，虛函數(shù)技術，要么是試圖做到在編譯時決議，要么試圖做到運行時決議。 關于虛函數(shù)的使用方法，我在這里不做過多的闡述。大家可以看看相關的C++的書籍。在這篇文章中，我只想從虛函數(shù)的實現(xiàn)機制上面為大家 一個清晰的剖析。
當然，相同的文章在網(wǎng)上也出現(xiàn)過一些了，但我總感覺這些文章不是很容易閱讀，大段大段的代碼，沒有圖片，沒有詳細的說明，沒有比較，沒有舉一反三。不利于學習和閱讀，所以這是我想寫下這篇文章的原因。也希望大家多給我提意見。 言歸正傳，讓我們一起進入虛函數(shù)的世界。
C++虛表
對C++ 了解的人都應該知道虛函數(shù)（Virtual Function）是通過一張?zhí)摵瘮?shù)表（Virtual Table）來實現(xiàn)的。簡稱為V-Table。在這個表中，主是要一個類的虛函數(shù)的地址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，保證其容真實反應實際的函數(shù)。#t#
這樣，在有虛函數(shù)的類的實例中這個表被分配在了這個實例的內存中，所以，當我們用父類的指針來操作一個子類的時候，這張?zhí)摵瘮?shù)表就顯得由為重要了，它就像一個地圖一樣，指明了實際所應該調用的函數(shù)。
這里我們著重看一下這張?zhí)摵瘮?shù)表。在C++虛表的標準規(guī)格說明書中說到，編譯器必需要保證虛函數(shù)表的指針存在于對象實例中最前面的位置（這是為了保證正確取到虛函數(shù)的偏移量）。 這意味著我們通過對象實例的地址得到這張?zhí)摵瘮?shù)表，然后就可以遍歷其中函數(shù)指針，并調用相應的函數(shù)。 聽我扯了那么多，我可以感覺出來你現(xiàn)在可能比以前更加暈頭轉向了。 沒關系，下面就是實際的例子，相信聰明的你一看就明白了。
假設我們有這樣的一個類：
- class Base {
- public:
- virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
- virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
- virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
- };
- 按照上面的說法，我們可以通過Base的實例來得到虛函數(shù)表。 下面是實際例程：
- typedef void(*Fun)(void);
- Base b;
- Fun pFun = NULL;
- cout << "虛函數(shù)表地址：" << (int*)(&b) << endl;
- cout << "虛函數(shù)表 — 第一個函數(shù)地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;
- // Invoke the first virtual function
- pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
- pFun();
通過這個示例，我們可以看到，我們可以通過強行把&b轉成int *，取得虛函數(shù)表的地址，然后，再次取址就可以得到第一個虛函數(shù)的地址了，也就是Base::f()，這在上面的程序中得到了驗證（把int* 強制轉成了函數(shù)指針）。通過這個示例，我們就可以知道如果要調用Base::g()和Base::h()，其代碼如下：
- (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()
- (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()
- (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()
下面，我將分別說明“無覆蓋”和“有覆蓋”時的虛函數(shù)表的樣子。沒有覆蓋父類的C++虛表是毫無意義的。我之所以要講述沒有覆蓋的情況，主要目的是為了給一個對比。在比較之下，我們可以更加清楚地知道其內部的具體實現(xiàn)。
