1. 概述

簡單地說，每一個含有虛函數（無論是其本身的，還是繼承而來的）的類都至少有一個與之對應的虛函數表，其中存放著該類所有的虛函數對應的函數指針。例：

其中：

B的虛函數表中存放著B::foo和B::bar兩個函數指針。
D的虛函數表中存放的既有繼承自B的虛函數B::foo，又有重寫（override）了基類虛函數B::bar的D::bar，還有新增的虛函數D::quz。

提示：為了描述方便，本文在探討對象內存布局時，將忽略內存對齊對布局的影響。

2. 虛函數表構造過程

從編譯器的角度來說，B的虛函數表很好構造，D的虛函數表構造過程相對復雜。下面給出了構造D的虛函數表的一種方式（僅供參考）：

提示：該過程是由編譯器完成的，因此也可以說：虛函數替換過程發生在編譯時。

3. 虛函數調用過程

以下面的程序為例：

編譯器只知道pb是B*類型的指針，并不知道它指向的具體對象類型 ：pb可能指向的是B的對象，也可能指向的是D的對象。

但對于“pb->bar()”，編譯時能夠確定的是：此處operator->的另一個參數是B::bar（因為pb是B*類型的，編譯器認為bar是B::bar），而B::bar和D::bar在各自虛函數表中的偏移位置是相等的。

無論pb指向哪種類型的對象，只要能夠確定被調函數在虛函數中的偏移值，待運行時，能夠確定具體類型，并能找到相應vptr了，就能找出真正應該調用的函數。

提示：本人曾在“C/C++雜記：深入理解數據成員指針、函數成員指針”一文中提到：虛函數指針中的ptr部分為虛函數表中的偏移值（以字節為單位）加1。

B::bar是一個虛函數指針， 它的ptr部分內容為9，它在B的虛函數表中的偏移值為8（8+1=9）。

當程序執行到“pb->bar()”時，已經能夠判斷pb指向的具體類型了：

4. 多重繼承

當一個類繼承多個類，且多個基類都有虛函數時，子類對象中將包含多個虛函數表的指針（即多個vptr），例：

其中：D自身的虛函數與B基類共用了同一個虛函數表，因此也稱B為D的主基類（primary base class）。

虛函數替換過程與前面描述類似，只是多了一個虛函數表，多了一次拷貝和替換的過程。

虛函數的調用過程，與前面描述基本類似，區別在于基類指針指向的位置可能不是派生類對象的起始位置，以如下面的程序為例：

5. 菱形繼承

本文不討論菱形繼承的情形，個人覺得：菱形繼承的復雜度遠大于它的使用價值，這也是C++讓人又愛又恨的原因之一。

如果想要深入研究，可以參考：Itanium C++ ABI。