C++之虚函数与虚函数表

虚函数

• 虚函数就是在基类中被关键字virtual声明，并在派生类中重新定义的函数
• 虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。
• 虚函数的定义是在基类中进行的，它是在基类中进行的，它是在基类中那些需要定义为虚函数的声明中冠以关键字virtual

核心点：通过基类对象访问派生类实现的函数

虚函数表

是有虚函数的类生成的，简称V-Table，虚函数表由编译器生成，如果一个类有虚函数，那么该类就会生成一个四字节的虚函数表指针vptr，指向虚函数表，指针存储在对象实例的最前面位置。

核心点：虚函数表可以理解为一个数组，每个单元用来存放虚函数的地址。

一.单继承下的虚函数表

派生类直接继承基类虚函数
下图展示了一个派生类继承基类虚函数，且没有重写基类的虚函数，对应的虚函数指针、虚函数表、和虚函数表对应指针调用的方法。可以看出：

• 虚函数表中的指针顺序，按照虚函数声明的顺序。
• 基类的虚函数指针在派生类的前面。

派生类重写基类虚函数
下图展示了一个派生类重写基类虚函数，且重写基类的部分虚函数，对应的虚函数指针、虚函数表、和虚函数表对应指针调用的方法。可以看出：

• 虚函数表中，派生类重写的虚函数替换了基类虚函数指针，并指向了派生类的函数实现。

二.多继承下的虚函数表

• 多继承下的虚函数表，还是只有一个虚函数表。
• 多个基类之间的虚函数，按照继承的顺序，存放虚函数指针。
• 基类内部的虚函数，按照虚函数内部声明的顺序存放。

派生类直接继承基类虚函数
下图展示了多继承下的虚函数表，派生类直接继承基类虚函数，类似与单继承下的虚函数表的情况。区别在于：

• 多个基类之间的虚函数，按照继承的顺序，存放虚函数指针。
• 基类内部的虚函数，按照虚函数内部声明的顺序存放。

派生类重写基类虚函数

下图展示了多继承下的虚函数表，派生类重写部分基类虚函数，类似与单继承下的虚函数表的情况。区别在于：

• 多个基类之间的虚函数，按照继承的顺序，存放虚函数指针。
• 基类内部的虚函数，按照虚函数内部声明的顺序存放。
• 虚函数表中，派生类重写的虚函数替换了基类虚函数指针，并指向了派生类的函数实现。

拓展

• 构造函数不能是虚函数：因为虚函数的执行依赖于虚函数表，而虚函数表不能在构造函数中进行初始化工作，即初始化vptr让他指向正确的虚函数表。
• 析构函数可以是虚函数：为了实现多态绑定，将派生类对象绑定到指针上，当对象销毁时。如果析构函数没有定义为虚析构函数，则会调用基类的析构函数导致子类的析构函数没有执行，从而造成内存泄漏。