c++ - C++虚函数原理

Question

我是 C++ 新手，我刚刚了解了虚函数。

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 找到它的地址。

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？你能解释一下吗？

Answer 1

我真的不明白为什么编译器没有调用类实例所属的函数？

这就是编译器所做的——确保您的程序调用实例所属类的函数。这里的关键词是instance：实例类的知识在编译时是不可用的。

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);
}

请注意棘手的问题：编译器有实例，但它不知道类。实际上，它知道类，但不是最具体的类。编译器在编译时所拥有的知识足以知道有一个名为 的函数howdy，但不足以确定在运行时调用的几种可能性中的哪一种。

这就是 vtables 的用武之地：编译器知道 的子类Dude将有一个指向它们的howdy函数的指针，该指针嵌入到它们的 vtable 中的某个地方。这就是他们在编译时需要知道的全部内容！他们插入一个虚拟调用，在运行时查找函数指针，实现您期望的行为（这种行为的花哨的词是“多态性”）。这是在 ideone 上运行的这个程序的演示。