- **正确答案**：虚函数表（Virtual Table，简称 vtable）是C++中实现多态机制的核心结构之一。每个具有虚函数的类在编译时都会生成一个虚函数表，该表是一个指针数组，其中每个元素指向该类的虚函数的实现。同时，每个对象会包含一个指向其所属类虚函数表的指针（称为虚函数表指针或vptr），从而实现在运行时根据对象实际类型调用正确的函数。 - **解答思路**：要理解虚函数表，首先需要了解C++中多态的基本概念。当一个类中定义了虚函数或者继承了虚函数，编译器就会为这个类生成一个虚函数表。虚函数表本质上是一个数组，每个元素是一个函数指针，指向该类对应的虚函数实现。当创建一个对象时，对象的头部会存储一个指向其所属类的虚函数表的指针（vptr）。当通过基类指针调用虚函数时，程序会根据该指针找到虚函数表，再从中查找对应的函数地址，从而实现动态绑定。虚函数表机制的关键在于它允许在运行时决定调用哪个函数，而不是在编译时静态绑定。 - **深度知识讲解**： 1. **虚函数表结构**：每个类有一个唯一的虚函数表。如果一个类没有虚函数，则不会为其生成虚函数表。 - 表中存放的是虚函数的地址。 - 如果子类重写了父类的虚函数，那么子类的虚函数表中对应位置将指向子类的实现。 - 如果子类新增了虚函数，那么这些函数也会被添加到虚函数表的末尾。 2. **虚函数表指针（vptr）**：每个对象在内存布局中第一个成员就是指向虚函数表的指针。例如，一个包含虚函数的对象，其大小至少为一个指针的大小（如32位系统上为4字节，64位系统上为8字节）加上其他成员变量的空间。 3. **虚函数调用过程**：假设有如下代码： ``` Base* ptr = new Derived(); ptr->foo(); ``` 在运行时执行`ptr->foo()`的过程如下： - 取出ptr指向对象的vptr； - 通过vptr找到虚函数表； - 查找虚函数表中`foo()`对应的函数指针； - 调用该函数。 4. **虚析构函数的作用**：如果基类的析构函数是虚函数，那么删除一个基类指针时可以确保调用派生类的析构函数，防止内存泄漏。 5. **性能影响**：虚函数调用相比普通函数调用多了两次间接寻址操作（取vptr、查虚函数表），因此有一定的性能开销。但现代CPU的预测机制和缓存优化使得这种开销通常可以忽略不计。 6. **虚继承与虚基类表**：在虚继承的情况下，还会引入另一个表——虚基类表（vbtable），用于解决菱形继承问题中的重复基类问题。这部分属于更高级的C++对象模型知识。 - **伪代码/示例代码**：下面是一个简单的C++示例说明虚函数表的使用： ``` #include using namespace std; class Base { public: virtual void foo() { cout << "Base::foo" << endl; } virtual void bar() { cout << "Base::bar" << endl; } virtual ~Base() {} }; class Derived : public Base { public: void foo() override { cout << "Derived::foo" << endl; } }; int main() { Base b; Derived d; Base* ptr = &d; ptr->foo(); // 输出 Derived::foo ptr->bar(); // 输出 Base::bar return 0; } ``` **解释**： - `Base`类有两个虚函数：`foo()`和`bar()`，所以它的虚函数表中有这两个函数的地址。 - `Derived`重写了`foo()`，所以它的虚函数表中`foo()`指向自己的实现；而`bar()`未被重写，仍指向`Base::bar()`。 - 当`ptr->foo()`被调用时，程序通过`d`对象的vptr找到`Derived`的虚函数表，并调用其中的`foo()`。 - **扩展知识点**： 1. **虚函数表的布局**：虚函数表的布局由编译器决定。通常，表的第一个槽位是RTTI信息指针（如果启用了RTTI），接着是各个虚函数的指针。此外，还可能包括虚基类表的偏移量等信息。 2. **虚函数与模板结合使用**：虚函数不能是模板函数，因为模板实例化发生在编译期，而虚函数的调用是在运行期。但这并不妨碍在模板类中使用虚函数。 3. **纯虚函数与抽象类**：纯虚函数（`= 0`）表示该类是抽象类，不能实例化。其虚函数表中对应的槽位通常为空或指向一个默认实现（如抛出异常的桩函数）。 4. **虚函数表与二进制兼容性**：修改虚函数表（如添加虚函数）会影响类的二进制接口，可能导致库升级后旧代码崩溃。因此，在设计库时要谨慎处理虚函数的修改。总结来说，虚函数表是C++实现多态的重要机制，理解其底层原理有助于写出更高效、安全的面向对象代码。

4.8 OPPO 一面

全站热榜

创作者周榜