64位机器上的vptr大小是否必须为64位？

Question

我很好奇为什么64位机器上vptr的大小似乎需要占用64位，以及C ++是否真正要求如此。

vptr所需做的就是指向vtable，由于vtable不能占用太多内存并且可以分组在一起，32位足以寻址它们。

您的程序有多少个类？ 1000？ 10000？他们平均有多少虚函数？也许100？如果编译器+链接器将所有vtable连续放置，它们不会占用超过几MB。使用32位索引到“所有vtable数组”中的特定vtable应该有效。

我之所以谈论这个问题，是因为某些具有虚函数的小类;有时我会看到一个巨大的对象数组，其中只有2个字 + vptr，而64位的vptr对内存使用量有重要影响。

- Michael

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vptr只是指向某个结构体的指针。在64位机器上，指针大小为64位。当然，您不需要所有64位来存储vptr，但通常最好将指针保留为全尺寸，而不是仅存储32位并在查找vtable时扩展指针。 - Justin

据我所知，它并不需要这样做。只是通常是这样实现的。 - Justin

C++标准中并没有要求指向虚函数表的指针，更没有明确规定它的大小要求。你基本上是在问我们为什么有人会选择你认为不太有效的方法。 - Captain Obvlious

“_How many classes_” 是指有多少种类或者有多少个实例？ - curiousguy

语言律师问题？真的吗？ - curiousguy

Answer 1

不，不一定要64位。但是有几个原因：

• 有可能类的第一个成员需要64位对齐，所以在这种情况下没有好处
• 通常，vptrs不占用大量内存
• 最有力的论点是：如果vptr是32位索引，则所有虚拟函数调用都会变慢（由于额外的内存引用），并且会生成更多的代码。这根本不值得。

请注意，有一种内存模型（ILP32，-mx32开关用于gcc）很少使用，其中指针为32位，但可以使用64位寄存器。

微调内存并不是当今重点。例如，编译器可以自由地在访问说明符之间重新排序成员（从而可以减少填充），但是我所知道的没有任何编译器这样做。

- geza

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此外，模块间的虚拟调用变得更加复杂，因为每个模块都有自己的表格，那么你如何知道应该索引到哪个表格呢？ - Raymond Chen

@RaymondChen：运行时链接器可以做到这一点：它可以将虚拟表合并成一个大表，并修复索引。但是，是的，这是一个需要解决的问题。 - geza

期待着出现错误“无法加载模块，因为全局vtable数组过于分散。” - Raymond Chen

@geza，“通常，vptrs不占用太多内存”这句话在我的情况下并不适用：我有大量由2个double和vptr组成的对象数组，因此这些vptr占用了可用内存的1/3左右。 - Michael

@Michael：你的情况是个例外。但请注意，对于你的情况，由于我写的第一点，32位vptrs并没有带来任何好处。在64位exes中，double通常对齐到64位，因此在vptr之后仍会有32位填充。如果64位vptrs真的对你造成了问题，你可以考虑不使用虚函数，而是为这些类编写自己的虚拟调度机制。这是可行的，如果你没有太多这样的类，可以很容易地完成。 - geza

Answer 2

你的怀疑是正确的，C++确实允许这样做。但16位可能不太现实。即使所有的虚函数表都比4GB大，它们通常也不会有40亿个条目。一个典型的稳定条目将是64位，因此40亿个条目需要32GB。

- MSalters