虚函数表：底层算法

Question

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我的理解是，如果我有一个类Cat，并且这个类有一个虚函数speak()，然后分别有Lion和HouseCat两个子类，那么就会有一个vtable，将speak()映射到每个子类的正确实现。因此，调用

cat.speak()

编译为

cat.vtable[0]()

也就是说，查找vtable的位置0并调用该位置上的函数指针。

我的问题是: 多重继承时会发生什么?

我们添加一个类Pet。Pet有虚函数speak()和eat()。HouseCat继承自Pet，而Lion没有。现在，我需要确保...

pet.eat()

编译成

pet.vtable[1]()

需要将vtable[0]改为speak()，Pet.eat需要是slot 1。这是因为cat.speak()需要访问vtable中的slot 0，如果对于一只HouseCat来说，slot 0 恰好是eat，那么会出现严重错误。

编译器如何确保vtable索引匹配？

- Alex

1

简短的回答是编译器确保这一点，因为那是编译器的工作。这就是它应该做的事情。所以它会这样做。当超类被单独实例化时，编译器会为其创建单独的虚函数表；当它作为子类的一部分实例化时，编译器也会为其创建单独的虚函数表，并在实例化时将适当的虚函数表分配给超类实例。 - Sam Varshavchik

1

如果您想了解所有细节，可以在Itanium C++ ABI中找到一种实现方式的描述。 - Alan Stokes

2

该对象可能包含多个指向虚函数表的指针 - 实际上，每个具有虚函数的基类都会有一个。 - Alan Stokes

作为对其他评论的跟进，事实上可以有多个vptr，这意味着eat不一定必须在位置1。Pet可以有一个指定{eat, speak}的vtable，而Cat则保留一个指定{speak}的vtable。 - aschepler

@aschepler 在大多数情况下，vtable 中的顺序遵循类定义中的顺序。 - curiousguy

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Oak · Accepted Answer

规范没有设定任何内容，但通常编译器会为每个直接非虚基类生成一个vtable，再加上一个派生类的vtable - 然后第一个基类和派生类的vtable将被合并。

更具体地说，编译器在构建类时生成的内容：

Lion

[vptr | Cat fields | Lion fields]
 [0]: speak()

HouseCat

[vptr | Cat fields | vptr | Pet fields | HouseCat fields]
 [0]: speak()        [0]: eat()

编译器在调用/转换时生成的内容（变量名称为静态类型名称）：

所以我想让你困惑的关键是(1)可能存在多个虚表和(2)向上转换实际上可能会返回不同的地址。