虚拟表 C++

Question

我读到很多人写“一个虚表存在于一个类中声明了虚函数”。

我的问题是，vtable 只存在于具有虚函数的类中，还是也存在于从该类派生的类中。

例如

class Base{
    public:
        virtual void print(){cout<<"Base Print\n";}
};
class Derived:public Base{
    public:
        void print(){cout<<"Derived print\n";}
};

//From main.cpp 
Base* b = new Derived;
b->print();

问题：如果派生类没有 vtable，那么输出就不会是“派生打印”。因此，在我看来，任何声明了虚函数的类以及从该类继承的类中都存在一个虚函数表。这是正确的吗？

Answer 1

就仅考虑虚拟函数特定的功能而言，在 vtable 实现的传统方法中，当且仅当派生类重写至少一个虚拟函数时，派生类才需要 vtable 的单独版本。在您的示例中，Derived 覆盖虚拟函数 print。由于 Derived 有自己的 print 版本，因此 Derived vtable 中的相应条目与 Base vtable 中的条目不同。这通常需要为 Derived 提供一个单独的 vtable。

如果 Derived 根本没有重写任何内容，形式上它仍然是一个单独的多态类，但为了使其虚拟函数正常工作，我们可以简单地重用 Base Derived 的 vtable 也是如此。因此，从技术上讲，Derived 不需要单独的 vtable。

然而，在实际实现中，我们通常称为“vtable”的数据结构通常还包含一些附加的特定于类的信息。这些额外的信息是如此特定于类的，以至于大多数时候不可能在层次结构中的不同类之间共享 vtable，即使它们使用相同的虚拟函数集。例如，在一些实现中，存储在每个多态对象中的虚函数表指针指向还存储关于该类的所谓“RTTI信息”的数据结构。因此，在大多数（如果不是全部）实际实现中，每个多态类都有自己的 vtable，即使存储在这些表中的虚拟函数指针恰好相同。

Answer 2

是的，你的理解是正确的。任何具有带有任何虚函数的基类的类都有一个虚函数表。

Answer 3

是的，这是真的。实际上，给定 base 的定义：

class derived:public base{
public:
 void print(){cout<<"derived print\n";}
};

完全等同于：

class derived:public base{
public:
 virtual void print(){cout<<"derived print\n";}
};

... 因为您已经在 base 中将 print 定义为 virtual 。

我希望编译器能够强制执行...

Answer 4

是的，确实如此。类从其基类继承所有数据成员，包括 vtable。但是，vtable 条目会相应调整（例如，如果类重写基类虚拟方法，则 vtable 中的相应条目必须指向其自己的实现）。

但请记住，“vtable”的概念是几乎每个编译器都使用的常见做法，但它不是强制性的，也不是标准化的。