深入C++虚函数

我一直认为 c++ 的精髓是 虚函数。

虚函数是运行时多状的基础。

今天就来扒一扒虚函数的内部机制。

没有虚函数

我们从 内存 来看 虚函数的 底层机制。

#include <iostream>


class Base {
public:
    int base_1;
    int base_2;

};

int main() {
    Base b;
    
    std::cout << sizeof(b) << '\n'; // 8
    std::cout << offsetof(Base, base_1) << '\n'; // 0
    std::cout << offsetof(Base, base_2) << '\n'; // 4
}

// 结果很明显， 不需要多说什么。

只有一个虚函数

接下来，我们看一下，带虚函数的对象的内存。

#include <iostream>


class Base {
public:
    int base_1;
    int base_2;
		virtual void func() {}
};

int main() {
    Base b;
    
    std::cout << sizeof(b) << '\n'; // 16
    std::cout << offsetof(Base, base_1) << '\n'; // 8
    std::cout << offsetof(Base, base_2) << '\n'; // 12
}

可以看出来，对象前面多了八个字节。让我们来看看多了的是什么。

其实我们都知道，虚函数是在一个虚函数表里面。那么我们看看对象 b 的布局。

可以看到里面有个 指针，我们把里面的值打出来，看到是 一个函数指针，指向了 func()。

新定义一个变量 b1，查看 b1 的虚函数表，和内容，可以看到跟 b 是一摸一样的。说明一个类，只有一个虚函数表。


多个虚函数

#include <iostream>


class Base {
public:
    int base_1;
    int base_2;
		virtual void func() {}
  	virtual void func1() {}
};

int main() {
    Base b;
    
    std::cout << sizeof(b) << '\n'; // 16
    std::cout << offsetof(Base, base_1) << '\n'; // 8
    std::cout << offsetof(Base, base_2) << '\n'; // 12
}

可以看到，对象对大小不变， 虚函数表里多了 func1。


单继承且本身不存在虚函数

#include <iostream>


class Base {
public:
    int base_1;
    int base_2;

    virtual void func() {}
    virtual void func1() {}

};


class Derive : public Base
{
public:
    int derive_1;
    int derive_2;
};

int main() {
    Base b;
    Base b1; 
    
    std::cout << sizeof(b) << '\n';
    std::cout << offsetof(Base, base_1) << '\n';
    std::cout << offsetof(Base, base_2) << '\n';


    Derive d;
    std::cout << sizeof(b) << '\n'; //16

}

直接看内存， 虚函数表的地址不一样，但是指向了相同的函数。


本身不存在虚函数但存在基类虚函数覆盖