編譯器到底做了什么實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)的晚綁定呢？我們來(lái)探個(gè)究竟。     

編譯器對(duì)每個(gè)包含虛函數(shù)的類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)表（稱(chēng)為V TA B L E）。在V TA B L E中，編譯器放置特定類(lèi)的虛函數(shù)地址。在每個(gè)帶有虛函數(shù)的類(lèi) 中，編譯器秘密地置一指針，稱(chēng)為v p o i n t e r（縮寫(xiě)為V P T R），指向這個(gè)對(duì)象的V TA B L E。通過(guò)基類(lèi)指針做虛函數(shù)調(diào) 用時(shí)（也就是做多態(tài)調(diào)用時(shí)），編譯器靜態(tài)地插入取得這個(gè)V P T R，并在V TA B L E表中查找函數(shù)地址的代碼，這樣就能調(diào)用正確的函數(shù)使晚捆綁發(fā)生。為每個(gè)類(lèi)設(shè)置V TA B L E、初始化V P T R、為虛函數(shù)調(diào)用插入代碼，所有這些都是自動(dòng)發(fā)生的，所以我們不必?fù)?dān)心這些。利用虛函數(shù)， 這個(gè)對(duì)象的合適的函數(shù)就能被調(diào)用，哪怕在編譯器還不知道這個(gè)對(duì)象的特定類(lèi)型的情況下。（《C++編程思想》）

在任何類(lèi)中不存在顯示的類(lèi)型信息，可對(duì)象中必須存放類(lèi)信息，否則類(lèi)型不可能在運(yùn)行時(shí)建立。那這個(gè)類(lèi)信息是什么呢？

我們來(lái)看下面幾個(gè)類(lèi)：

class no_virtual

{public:  void fun1() const{}  int fun2() const { return a; }private:  int a;} class one_virtual{public:  virtual void fun1() const{}  int fun2() const { return a; }private:  int a;} class two_virtual{public:  virtual void fun1() const{}  virtual int fun2() const { return a; }private:  int a;} 

以上三個(gè)類(lèi)中：

no_virtual沒(méi)有虛函數(shù)，sizeof(no_virtual)=4，

類(lèi)no_virtual的長(zhǎng)度就是其成員變量整型a的長(zhǎng)度；

one_virtual有一個(gè)虛函數(shù)，sizeof(one_virtual)=8；

two_virtual 有兩個(gè)虛函數(shù)，sizeof(two_virtual)=8；

有一個(gè)虛函數(shù)和兩個(gè)虛函數(shù)的類(lèi)的長(zhǎng)度沒(méi)有區(qū)別，其實(shí)它們的長(zhǎng)度就是no_virtual的 長(zhǎng)度加一個(gè)void指針的長(zhǎng)度，它反映出，如果有一個(gè)或多個(gè)虛函數(shù)，編譯器在這個(gè)結(jié)構(gòu)中插入一個(gè)指針（ V P T R）。在one_virtual 和 two_virtual之間沒(méi)有區(qū)別。這是因?yàn)閂 P T R指向一個(gè)存放地址的表，只需要一個(gè)指針，因?yàn)樗刑摵瘮?shù)地址都包含在這個(gè)表中。 這個(gè)VPTR就可以看作類(lèi)的類(lèi)型信息。

那我們來(lái)看看編譯器是怎么建立VPTR指向的這個(gè)虛函數(shù)表的。先看下面兩個(gè)類(lèi)：

class base{public:  void bfun(){}  virtual void vfun1(){}  virtual int vfun2(){}private:  int a;} class derived : public base{public:  void dfun(){}  virtual void vfun1(){}  virtual int vfun3(){}private:  int b;} 

兩個(gè)類(lèi)VPTR指向的虛函數(shù)表（VTABLE）分別如下：

base類(lèi)

      ――――――VPTR――> |&base::vfun1 |      ――――――     |&base::vfun2 |     ――――――

derived類(lèi)

      ―――――――VPTR――> |&derived::vfun1 |      ―――――――     |&base::vfun2 |     ―――――――     |&derived::vfun3 |     ―――――――

每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)包含有虛函數(shù)的類(lèi)或從包含有虛函數(shù)的類(lèi)派生一個(gè)類(lèi)時(shí)，編譯器就為這個(gè)類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)VTABLE，如上圖所示。在這個(gè)表中，編譯器放置了在這個(gè)類(lèi) 中或在它的基類(lèi)中所有已聲明為virtual的函數(shù)的地址。如果在這個(gè)派生類(lèi)中沒(méi)有對(duì)在基類(lèi)中聲明為virtual的函數(shù)進(jìn)行重新定義，編譯器就使用基類(lèi) 的這個(gè)虛函數(shù)地址。（在derived的VTABLE中，vfun2的入口就是這種情況。）然后編譯器在這個(gè)類(lèi)中放置VPTR。當(dāng)使用簡(jiǎn)單繼承時(shí)，對(duì)于每 個(gè)對(duì)象只有一個(gè)VPTR。VPTR必須被初始化為指向相應(yīng)的VTABLE，這在構(gòu)造函數(shù)中發(fā)生。

一旦VPTR被初始化為指向相應(yīng)的VTABLE，對(duì)象就"知道"它自己是什么類(lèi)型。但只有當(dāng)虛函數(shù)被調(diào)用時(shí)這種自我認(rèn)知才有用。       

個(gè)人總結(jié)如下：

1、從包含虛函數(shù)的類(lèi)派生一個(gè)類(lèi)時(shí)，編譯器就為該類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)VTABLE。其每一個(gè)表項(xiàng)是該類(lèi)的虛函數(shù)地址。

2、在定義該派生類(lèi)對(duì)象時(shí)，先調(diào)用其基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，然后再初始化VPTR，最后再調(diào)用派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)（ 從二進(jìn)制的視野來(lái)看，所謂基類(lèi)子類(lèi)是一個(gè)大結(jié)構(gòu)體，其中this指針開(kāi)頭的四個(gè)字節(jié)存放虛函數(shù)表頭指針。執(zhí)行子類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候，首先調(diào)用基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，this指針作為參數(shù)，在基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)中填入基類(lèi)的vptr，然后回到子類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，填入子類(lèi)的vptr，覆蓋基類(lèi)填入的vptr。如此以來(lái)完成vptr的初始化。 ）

3、在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定時(shí)，不能直接采用類(lèi)對(duì)象，而一定要采用指針或者引用。因?yàn)椴捎妙?lèi)對(duì)象傳值方式，有臨時(shí)基類(lèi)對(duì)象的產(chǎn)生，而采用指針，則是通過(guò)指針來(lái)訪問(wèn)外部的派生類(lèi)對(duì)象的VPTR來(lái)達(dá)到訪問(wèn)派生類(lèi)虛函數(shù)的結(jié)果。       

VPTR 常常位于對(duì)象的開(kāi)頭，編譯器能很容易地取到VPTR的值，從而確定VTABLE的位置。VPTR總指向VTABLE的開(kāi)始地址，所有基類(lèi)和它的子類(lèi)的虛函 數(shù)地址（子類(lèi)自己定義的虛函數(shù)除外）在VTABLE中存儲(chǔ)的位置總是相同的，如上面base類(lèi)和derived類(lèi)的VTABLE中vfun1和vfun2 的地址總是按相同的順序存儲(chǔ)。編譯器知道vfun1位于VPTR處，vfun2位于VPTR+1處，因此在用基類(lèi)指針調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，編譯器首先獲取指針指 向?qū)ο蟮念?lèi)型信息（VPTR），然后就去調(diào)用虛函數(shù)。如一個(gè)base類(lèi)指針pBase指向了一個(gè)derived對(duì)象，那pBase->vfun2 ()被編譯器翻譯為 VPTR+1 的調(diào)用，因?yàn)樘摵瘮?shù)vfun2的地址在VTABLE中位于索引為1的位置上。同理，pBase->vfun3 ()被編譯器翻譯為 VPTR+2的調(diào)用。這就是所謂的晚綁定。

以上這篇淺談C++中虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)原理揭秘就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持武林網(wǎng)。