虚函数表

#include <iostream>

using namespace std;

class CBase
{
public:
	int i;
	void func1() {}
};

class CDerived :public CBase
{
public:
	virtual void func2() {}
};

class CDerived2 :public CDerived
{
	void func3() {}
};

int main()
{
        // 输出(32位程序指针为4字节) 4,8,8 或 (64位程序指针为8字节) 4,16,16 (也可能是其他，有对齐问题，示例64位程序中，CDerived类其成员类型的最大值为指针8字节，则以8字节对齐，所以输出 4,16,16)
	cout << sizeof(CBase) << "," << sizeof(CDerived) << "," << sizeof(CDerived2) << endl;
	return 0;
}

可以发现，有了虚函数以后，对象所占用的存储空间比没有虚函数时多了4个字节，其中存放的是虚函数表的地址。

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虚函数的工作原理

• C++规定了虚函数的行为，但将实现方法留给了编译器作者。不需要知道实现方法就可以使用虚函数，但了解虚函数的工作原理有助于更好地理解概念，因此，这里对其进行介绍。
• 通常，编译器处理虚函数的方法是：给每个对象添加一个隐藏成员。隐藏成员中保存了一个指向函数地址数组的指针。这种数组称为虚函数表（virtual function table，vtbl）。虚函数表中存储了为类对象进行声明的虚函数的地址。例如，基类对象包含一个指针，该指针指向基类中所有虚函数的地址表。派生类对象将包含一个指向独立地址表的指针。如果派生类提供了虚函数的新定义，该虚函数表将保存新函数的地址；如果派生类没有重新定义虚函数，该vtbl将保存函数原始版本的地址。如果派生类定义了新的虚函数，则该函数的地址也将被添加到vtbl中（参见图13.5）。注意，无论类中包含的虚函数是1个还是10个，都只需要在对象中添加1个地址成员，只是表的大小不同而已。
  
• 调用虚函数时，程序将查看存储在对象中的vtbl地址，然后转向相应的函数地址表。如果使用类声明中定义的第一个虚函数，则程序将使用数组中的第一个函数地址，并执行具有该地址的函数。如果使用类声明中的第三个虚函数，程序将使用地址为数组中第三个元素的函数。
• 总之，使用虚函数时，在内存和执行速度方面有一定的成本，包括：
  • 每个对象都将增大，增大量为存储地址的空间；
  • 对于每个类，编译器都创建一个虚函数地址表（数组）；
  • 对于每个函数调用，都需要执行一项额外的操作，即到表中查找地址。
    虽然非虚函数的效率比虚函数稍高，但不具备动态联编功能。