虚函数表

C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。

多态：就是用父类型的指针指向其子类的实例。

虚函数是通过一张虚函数表(Virtual Table)实现的。在这个表中，主要是一个类的虚函数地址表，这张表解决了继承和覆盖等问题。就像一张地图一样，指明了指针实际所应该调用的函数。

举个例子：

class Base{ public: virtual void f() {cout << "Base::f" << endl;}; virtual void g() {cout << "Base::g" << endl;}; virtual void h() {cout << "Base::h" << endl;}; } typedef void(*Fun)(void); Base b; cout << "虚函数表地址" << (int*)(&b) << endl; // 获取虚函数表的地址 cout << "虚函数表第一个函数的地址"<< (int*)*(int*)(&b) << endl; // 获取虚函数表第一个函数的地址 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)); pFun(); // 等价于Base::f() (Fun)*((int*)*(int*)(&b + 0)); //Base::f() (Fun)*((int*)*(int*)(&b + 1)); //Base::g() (Fun)*((int*)*(int*)(&b + 2)); //Base::h()

1、 单继承无虚函数覆盖

class Base{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Derived : public Base{ public: virtual void func4(); virtual void func5(); virtual void func6(); }

从虚函数表中我们可以看出：

（1）虚函数按照声明顺序依次放入表中。

（2）父类的虚函数放在子类的虚函数前面。

2、单继承又虚函数覆盖

class Base{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Derived: public Base{ public: virtual void func1(); virtual void func5(); virtual void func6(); }

从虚函数表中我们可以看出：

（1）覆盖的 f() 函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。

(2) 没有被覆盖的依次存放。

3、 多继承无函数覆盖图解

class Base1{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Base2{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Base3{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Derived: public Base1, Base2, Base3{ public: virtual void func4(); virtual void func5(); virtual void func6(); }

我们可以看到： 1） 每个父类都有自己的虚表。 2） 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

4、 多继承有函数覆盖图解

class Base1{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Base2{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Base3{ public: virtual void func1(); virtual void func2(); virtual void func3(); } class Derived: public Base1, Base2, Base3{ public: virtual void func1(); virtual void func5(); virtual void func6(); }

我们可以看到： 1） 每个父类都有自己的虚表，被覆盖的放在父类原来的位置。 2） 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

5、 虚函数常见问题

5.1、 虚函数表的代价

（1）带有虚函数的每个类会产生一个虚函数表，用来存储虚成员函数的指针。

（2）带有虚函数的每个类都会有一个指向虚函数表的指针。

5.2、 那些函数不能是虚函数

（1）构造函数：对象的虚函数表指针需要通过构造函数初始化。

（2）内联函数：内联函数可以在编译阶段进行函数体的替换，而虚函数需要在运行期间进行确定。

（3）静态函数：静态函数不属于对象而属于类，因为静态成员函数没有this指针，所以无法访问对象的虚表指针，也就无法访问类的虚函数表，将静态函数设置成虚函数也就没有任何意义，所以c++语法不支持将静态函数设置成虚函数。

（4）友元函数：友元函数不属于类，也不能被继承，没有继承特性的函数没有虚函数的说法

（5）类外的普通函数：类外普通函数不是类的成员函数，同样不具备继承特性，也就没有虚函数的说法

5.3 虚函数和纯虚函数的区别

1）纯虚函数只有定义，没有实现，虚函数既有定义，又有实现

2）含有纯虚函数的类不能定义对象，含有虚函数的类可以定义对象

5.4、 虚析构函数的作用？父类的析构函数为什么一定要设置成虚函数？

父类虚析构函数就是为了避免内存泄漏，防止子类内存得不到释放造成内存泄漏。

1.当父类的析构函数不声明成虚析构函数时，当子类继承父类，父类指针指向子类对象，delete掉父类指针，只会调动父类的析构函数，而不会调用子类的析构函数，从而造成子类对象内存泄漏

2.当父类的析构函数声明成虚析构函数时，当子类继承父类，父类指针指向子类对象，delete掉父类指针，先调动父类的析构函数，然后调用子类的析构函数，不存在子类对象内存泄漏的问题

只要存在继承关系，则父类的析构函数必须定义成虚函数！

5.5、 构造函数和析构函数中为什么不可以调用虚函数？

1.构造子类对象时，首先调用父类构造函数初始化对象的父类部分，在执行父类的构造函数时，对象的子类部分都是未初始化的，实际上此时对象还不是一个子类对象。

2.析构子类对象时，先析构子类部分，然后按照构造顺序逆序析构父类部分。

所以在运行子类的构造和析构函数时，对象都是不完整的，为了适应这种不完整，编译器视对象类型为当前构造或析构函数所在类的类型，由此造成的结构就是：在父类的构造或析构函数中，会将子类对象当作父类对象看待。

如果我们在父类的构造或析构函数中调用虚函数，调用的往往是当前类的虚函数，达不到多态的效果，跟普通函数调用没有区别。