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首先，我想明确表示我确实理解 C++ 标准中没有 vtables 和 vptrs 的概念。但是我认为几乎所有实现都以几乎相同的方式实现虚拟调度机制（如果我错了，请纠正我，但这不是主要问题）。另外，我相信我知道虚函数是如何工作的，也就是说，我总能知道哪个函数会被调用，我只需要实现细节。

假设有人问我以下问题：
“您有带有虚函数 v1、v2、v3 的基类 B 和派生类 D:B，它覆盖了函数 v1 和 v3 并添加了一个虚函数 v4。解释虚拟调度的工作原理”。

我会这样回答：
对于每个具有虚函数的类（在本例中为 B 和 D），我们都有一个单独的指向函数的指针数组，称为 vtable。
B 的 vtable 将包含

&B::v1
&B::v2
&B::v3

D 的 vtable 将包含

&D::v1
&B::v2
&D::v3
&D::v4

现在类 B 包含一个成员指针 vptr。D 自然地继承了它，因此也包含它。在 BB 的构造函数和析构函数中设置 vptr 指向 B 的 vtable。在DD的构​​造函数和析构函数中设置它指向D的vtable。
任何对多态类 X 的对象 x 的虚函数 f 的调用都被解释为对 x.vptr[f 在 vtables 中的位置] 的调用

问题是：
1. 我上面的描述有什么错误吗？
2. 编译器如何知道 f 在 vtable 中的位置（请详细说明）
3. 这是否意味着如果一个类有两个基数，那么它就有两个 vptr？在这种情况下发生了什么？（尝试以与我类似的方式描述，尽可能详细地描述）
4. A 在顶部 B，C 在中间，D 在底部的菱形层次结构中发生了什么？（A 是 B 和 C 的虚拟基类）

提前致谢。

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3 回答 3

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1.我上面的描述有什么错误吗？

都好。:-)

2.编译器如何知道f在vtable中的位置

每个供应商都有自己的方法，但我一直认为 vtable 是成员函数签名到内存偏移量的映射。所以编译器只维护这个列表。

3. 这是否意味着如果一个类有两个基数，那么它就有两个 vptr？在这种情况下发生了什么？

通常，编译器组成一个新的vtable，它由按指定顺序附加在一起的所有虚拟基的 vtable 以及虚拟基的 vtable 指针组成。他们遵循派生类的 vtable 函数。这是非常特定于供应商的，但是对于class D : B1, B2，您通常会看到D._vptr[0] == B1._vptr.

多重继承

该图像实际上是用于组合对象的成员字段，但编译器可以以完全相同的方式组合 vtables（据我所知）。

4. A 在顶部 B，C 在中间，D 在底部的菱形层次结构中发生了什么？（A 是 B 和 C 的虚拟基类）

简短的回答？绝对的地狱。你实际上继承了这两个基地吗？只有其中之一？他们都不是？最终，使用了为该类编写 vtable 的相同技术，但是如何做到这一点的方式千差万别，因为应该如何做到这一点根本不是一成不变的。这里有一个关于解决菱形层次问题的不错的解释，但是，就像大多数情况一样，它是特定于供应商的。

于 2010-10-19T21:07:53.873 回答
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  1. 对我来说看上去很好

  2. 具体实现，但大多数只是按源代码顺序——即它们出现在类中的顺序——从基类开始，然后从派生类中添加新的虚函数。只要编译器有确定的方式来做这件事，那么它想做的任何事情都可以。但是，在 Windows 上，要创建与 COM 兼容的 V-Table，它必须按源顺序排列

  3. （没有把握）

  4. （猜测）菱形只是意味着您可以拥有基类 B 的两个副本。虚拟继承会将它们合并到一个实例中。所以如果你通过 D1 设置成员，你可以通过 D2 读取它。（其中 C 源自 D1、D2，它们中的每一个都源自 B）。我相信在这两种情况下，vtables 都是相同的，因为函数指针是相同的——数据成员的内存是被合并的。
于 2010-10-19T20:50:41.510 回答
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评论：

  • 我不认为析构函数会进入它！

  • 诸如 eg 的调用D d; d.v1();可能不会通过 vtable 实现，因为编译器可以在编译/链接时解析函数地址。

  • 编译器知道f' 的位置，因为它把它放在那里！

  • 是的，具有多个基类的类通常会有多个 vptr（假设每个基类中都有虚函数）。

  • Scott Meyers 的“Effective C++”书籍比我更好地解释了多重继承和菱形；我建议出于这个（以及许多其他）原因阅读它们。把它们当成必不可少的读物！

于 2010-10-19T20:50:02.897 回答