C++中虚函数的原理

Question

我是C++的新手，我刚刚学习了虚拟函数。

我听说当我定义一个虚函数时，编译器会生成一个vtable，其中包含类的虚函数地址。当调用虚函数时，编译器使用vtable查找其地址。

我真的不能理解为什么编译器没有调用对象所属的类实例的函数。

为什么编译器使用vtable？你能解释一下这个吗？

Answer 1

我真的不能理解为什么编译器没有调用一个类实例的函数？

这就是编译器所做的--确保你的程序调用实例所属类的函数。这里的关键字是实例:实例的类的知识在编译时不可用。

考虑这个简单的例子：

struct Dude {
    virtual void howdy() = 0;
};
struct Bob : public Dude {
    virtual void howdy() { cout << "Hi, Bob!" << endl; }
};
struct Moe : public Dude {
    virtual void howdy() { cout << "Hi, Moe!" << endl; }
};
// Note the pass by reference below: passing by reference or by pointer,
// but not by value, is important for achieving polymorphic behavior.
void say_hi(Dude& dude) {
    dude.howdy(); // <<== Here is the tricky line
}
int main(int argc, char* argv[]) {
    Bob b;
    Moe m;
    Dude *d = rand() & 1 ? (Dude*)&b : &m;
    say_hi(*d);
}

注意棘手的一行:编译器有实例，但它不知道类。实际上，它有点了解类，但不是最具体的类。编译器在编译时拥有的知识足以知道有一个名为howdy的函数，但不足以决定在运行时调用几种可能性中的哪一种。

这就是vtable的用武之地:编译器知道Dude的子类将有一个指向它们的howdy函数的指针嵌入到它们的vtable中。这就是他们在编译时需要知道的全部内容！它们插入一个在运行时查找函数指针的虚拟调用，实现您期望的行为(这种行为的奇妙说法是“多态性”)。这是一个在ideone上运行的demo of this program。