深入探究虚函数 (二) 虚函数表vtbl和虚表指针vptr

虚函数表是通过一块内存来存储虚函数的地址,它实际是一个函数指针数组,每一个元素都是虚函数的指针,虚函数表的最后一个元素是一个空指针。假如虚函数类型为int,函数指针就是int*类型.虚函数表将被该类的所有对象共享,每个对象内部包含了一个虚表指针,指向虚函数表

有虚函数的类的最开始部分就是虚指针,它指向虚函数表起始地址,类型为int**(如果虚函数类型int),表中存放虚函数的地址。通过这个指针可以获取到该类对象的所有虚函数,包括父类的。

在编译期,编译器完成了虚表的创建,而虚指针在构造函数期间被初始化

因为派生类会继承基类的虚函数表,所以通过虚函数表,我们就可以知道该类对象的父类,在转换的时候就可以用来判断对象有无继承关系。派生类中增加的虚函数,如果覆盖了基类的虚函数,虚函数表中会替换相应的基类虚函数,地址换成派生类的;如果没有覆盖基类的虚函数,就添加到原虚函数表后面,以空指针结尾. 所以说派生类的虚函数表中的函数地址不是连续的,基类的是连续的。

类Base的虚表如下图:
Base.png
如果派生类Derived没有覆盖基类的虚函数,它的虚函数表如下图:

如果覆盖vFunc1,则替换Base的vFunc1;如果还定义了一个虚函数vFunc3,那么继续往虚函数表之后填,最后一个数组成员还是空指针

更详细的说明

当类有虚函数时候,类的第一个成员变量是一个虚函数指针,而this指针的值和第一个成员变量的地址相同(this指针指向第一个成员变量)。因此当有虚函数时,this指针的值等于虚函数指针的地址 this==&_vptr;

参考:
C++ 虚函数表
深入C++对象模型&虚函数表