Ochagama

单继承的虚函数机制#

1
// 基类
2
class Base
3
{
4
public:
5
    int i;
6
    virtual void Print() { } // 虚函数
7
};
8

9
// 派生类
10
class Derived : public Base
11
{
12
public:
13
    int n;
14
    virtual void Print() { } // 虚函数
15
};

机制分析： 单继承的子类持有自己的虚函数表，该虚函数表由以下几步生成：

1. 复制：复制父类的虚函数表。
2. 覆盖：将子类重写过的函数，在复制的虚函数表对应地址上进行替换。
3. 追加：在虚函数表后加上自己独有的虚函数。

运行时多态（动态多态）的本质： 多态的函数调用语句，在编译后会变成一系列指令：根据基类指针（或引用）指向的实际对象，找到该对象中存放的虚函数表指针，再顺着指针去对应的虚函数表中查找目标虚函数的地址，最后进行调用。

Q1：虚表是什么时候产生的？虚函数指针是什么时候产生的？#

• 虚表（vtable）： 是在编译器进行编译时产生的。只要编译器在编译时发现一个类声明了 virtual 函数，就会为这个类创建一个虚表。通常存放在只读数据段（.rodata / .rdata）。
• 虚函数指针（vptr）： 是在创建对象时产生的，具体是在调用构造函数时进行初始化赋值的。

Q2：构造函数和析构函数可以是虚函数吗？#

结论：构造函数不可以是虚函数，析构函数通常需要是虚函数（当作为基类时）。

• 为什么构造函数不能是虚函数？ 在生成子类对象时，会先调用父类构造函数。这时虚指针先指向父类的虚函数表，再调子类的构造函数进行赋值。如果构造函数本身是虚函数，要想调用它就必须通过虚指针查表找地址。但此时对象还没实例化完成，虚函数指针也没有指向正确的子类虚表，这就陷入了逻辑冲突，因此无法实现多态。
• 为什么析构函数要是虚函数？ 当一个类作为基类时，其析构函数通常必须被声明为虚函数。如果父类析构函数没有声明为虚函数，在使用基类指针 delete 指向的子类对象时，只会静态绑定调用父类的析构函数，从而发生局部销毁。这会导致子类独有的成员无法被销毁，引发内存泄漏。