为什么抽象类具有虚函数表？

Question

关于这篇文章： 对于使用虚函数表的实现，答案是: 是的，通常需要。你可能认为抽象类不需要虚函数表，因为派生类将有自己的虚函数表，但实际上在构建过程中仍然需要虚函数表。因为当基类被构造时，它会将虚函数表指针设置为自己的虚函数表。稍后，当进入派生类构造函数时，它将使用自己的虚函数表。我认为答案是正确的，但我不太明白为什么构造函数确切地需要虚函数表。

- Loay

---

请参见http://stackoverflow.com/questions/18580779/virtual-function-calls-in-constructor-and-destructor。 - Oliver Charlesworth

"通常是的。"，在引用的文本之后，他展示了一个指令让视觉去除它。 - Jarod42

这样，如果构造函数调用虚方法，它将调用自己的实现，而不是派生类的实现。 - user207421

Answer 1

因为标准如此。

[class.cdtor]/4

当从构造函数或析构函数中直接或间接调用虚函数，包括在类的非静态数据成员构造或销毁期间，并且调用所适用的对象是正在构建或销毁的对象（称其为x），则被调用的函数是构造函数或析构函数类中的最终覆盖函数，而不是更派生类中覆盖它的函数。

这样处理的原因是，首先构造基类，然后构造派生类。如果在基类的构造函数内部调用虚函数，则调用派生类将会出现问题，因为派生类尚未初始化。

请记住，抽象类可能具有非纯虚函数。此外，出于调试目的，将纯虚函数指向调试陷阱（例如MSVC调用 _purecall()）是很好的做法。

如果所有虚函数都是纯虚函数，在MSVC中，您可以使用 __declspec(novtable) 省略vtable。如果您使用了大量接口类，这可能会导致显著的节省，因为您省略了vfptr初始化。但是，如果您意外调用了纯虚函数，您将遇到难以调试的访问冲突问题。

- rustyx

Answer 2

vtables是C++中的实现问题，它们不是标准的一部分。

vtables用于方法的动态调度和RTTI。虽然在纯抽象类中，nullptr vtable指针可以用于动态调度（因为只有在具有该类型实例时才使用vtable指针），但对纯抽象类进行dynamic_cast是合法的，这可能需要vtable本身存在。

C++实现和ABI的设计者可能只是给纯抽象类（一个没有实现方法，只有=0的类）一个vtable，以使他们的实现更简单。每个类都有一个vtable，并且vtable指针在该类的构造过程中设置。代码可以依赖于vtable指针存在的事实，而不必每次都检查null。代码不必问诸如“这是一个纯抽象类吗”的问题。

对于非纯虚抽象类（其中一些方法具有实现，但某些方法是纯虚拟的），在构造/析构期间，您可以定义（如果出乎意料）涉及调用恰好是该类版本的给定方法，而不是基类方法或继承方法的行为。为此，您需要设置vtable。对于纯虚抽象类，不存在这样的调用的定义结果，因此vtable是多余的，但对于不完全抽象的抽象类，情况并非如此。

- Yakk - Adam Nevraumont

---

在C++中，不存在所谓的“纯抽象”。 - curiousguy

@curiousguy 如果你无法实例化一个类（它至少有一个纯虚函数），那么这个类可以被称为抽象类。如果一个类仅包含纯虚函数，那么它可以被称为纯抽象类。我承认，这些都不是C++标准中的术语，但我认为它们的使用并不会引起混淆。我已经添加了澄清。 - Yakk - Adam Nevraumont

"dynamic_cast 到一个纯抽象类是合法的"，你能提供这样一个转换的例子吗？ - curiousguy

@curious 这段代码定义了三个类A、B和C。其中，A是一个纯虚类，拥有一个纯虚函数foo()；B是一个虚类，拥有一个虚析构函数；C继承自B和A，并实现了foo()函数。接着，创建了一个C类的对象b，并将其转换为A类指针a，最后调用a的foo()函数。这段代码的作用是通过动态类型转换，将C类对象的指针转换为A类指针，并调用A类中的foo()函数。 - Yakk - Adam Nevraumont

相对复杂的 dynamic_cast 代码将使用基类 B 的 vptr 类型信息来查找最派生类 C，然后遍历继承树以查找基类 A；连同继承树一起，运行时类型信息包含基类子对象的相对偏移量。 - curiousguy

Answer 3

当你的类有一个纯虚函数时，这并不意味着你不能为它编写实现代码。因此，你可以拥有一个抽象类，它也是完全实现的。你的抽象类的构造函数必须能够调用所有函数，即使是到目前为止存在的纯虚函数，因为这一点。

如果你替换了客户端，那么基类构造函数的行为将取决于派生类，这不是一个好主意，所以不允许这样做。你可以不使用虚表，并静态解析所有函数调用，这样可以工作，但它意味着与所有其他函数相比，需要特别处理构造函数，并且需要内联所有其他函数来完成这个过程（因为从构造函数调用的函数可能还会调用虚函数等）- 这不是非常实用。

因此，它只是为构造函数和析构函数实现了一个虚表，在构造和销毁期间使用。它允许你在构造函数和析构函数中使用typeid和dynamic_cast，并获得可预测的结果，并从你拥有的虚函数中获得可靠的行为。没有其他替代方案可以做到这一点。

- dascandy

---

我认为这根本不意味着那样。纯虚函数都可以有定义，但这并不意味着抽象类已经完全实现了。从实际意义上讲，它肯定没有，因为它永远无法被实例化，以便可以调用成员函数。具体的派生类只需负责维护虚表。真正的答案是因为标准规定了它的工作方式。 - Cody Gray

即使为纯虚函数提供了定义，也不能使用虚函数的方式调用纯虚函数！ - curiousguy