0

0

C++虚函数怎么理解_带你吃透C++多态底层原理【面试】

穿越時空

穿越時空

发布时间:2026-02-18 15:41:03

|

224人浏览过

|

来源于php中文网

原创

虚函数依赖vptr和vtable实现动态绑定,必须通过指针或引用调用;对象直接调用会切片并静态绑定;vtable是编译器生成的只读函数指针数组,按声明顺序排列,含重写后函数地址。

c++虚函数怎么理解_带你吃透c++多态底层原理【面试】

虚函数不是语法糖,它是编译器在对象内存布局里埋下的运行时跳转凭证——不理解 vptrvtable,就只是会写 virtual 关键字而已。

虚函数调用为什么必须通过指针或引用

因为只有通过指针或引用,编译器才无法在编译期确定实际类型,从而触发动态绑定。直接用对象变量调用(如 Base b = Derived(); b.func();)会触发对象切片,func() 调用的是 Base::func,哪怕它被声明为 virtual

  • 对象本身没有 vptr 字段;只有指针/引用指向的堆/栈对象,其起始地址处才存放着 vptr
  • sizeof(Base) 会比无虚函数版本多出一个指针大小(通常是 8 字节),这就是为 vptr 预留的空间
  • 派生类对象的 vptr 指向自己的 vtable,但该 vtable 中仍包含所有基类虚函数的地址(已被重写则填派生版,未重写则填基类版)

虚函数表(vtable)到底长什么样

vtable 是编译器生成的静态数组,每个含虚函数的类有且仅有一个,存放在只读数据段(.rodata)。它的每一项都是函数指针,顺序由虚函数声明顺序决定,与是否被重写无关。

例如:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

class Base {
public:
    virtual void f() {}
    virtual void g() {}
};
class Derived : public Base {
public:
    void f() override {} // 重写
    void h() {}           // 新增,不进 vtable
};

那么 Derivedvtable 是:{ &Derived::f, &Derived::g }(注意:第二项仍是 g,但指向的是 Base::g,除非 Derived 也重写了 g)。

  • vtable 不存储函数名、参数类型或返回值,只存地址;RTTI(如 typeiddynamic_cast)靠额外的类型信息结构,和 vtable 分开
  • 多重继承下,子对象可能有多个 vptr(每个基类子对象一个),vtable 也可能分裂成多个
  • 空虚函数(virtual void f() = 0;)在 vtable 中填的是“纯虚函数调用”桩函数地址(如 __cxa_pure_virtual),不是 nullptr

override 和 final 怎么影响 vtable 填充

override 是编译期检查,不影响 vtable 内容;final 则禁止后续重写,编译器可能对调用做 devirtualization(内联优化),但前提是能确定静态类型 —— 这种优化不改变 vtable 结构本身。

  • 没写 override 但函数签名恰好匹配基类虚函数?照样进 vtable,但容易因拼写/const 修饰符错位导致意外重写失败
  • 写了 final 的函数,在派生类中再声明同名函数会编译报错:error: cannot derive from 'final' base class
  • 编译器对 final 类的虚调用可能完全绕过 vtable 查找(比如 Derived d; Base* p = &d; p->f(); 中若 Derived::ffinal,且编译器看到 p 实际指向 Derived,就可能直接调 Derived::f

真正难啃的点不在语法,而在调试时看不到 vptrvtable 的真实地址——它们不参与源码符号表,GDB 里得用 p/x *(void**)obj 手动解引用首字段才能看到 vptr,再用 p/x **(void**)obj 看第一个虚函数地址。面试问底层,就是在确认你有没有真 debug 过虚调用链。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

22

2025.11.27

scripterror怎么解决
scripterror怎么解决

scripterror的解决办法有检查语法、文件路径、检查网络连接、浏览器兼容性、使用try-catch语句、使用开发者工具进行调试、更新浏览器和JavaScript库或寻求专业帮助等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

371

2023.10.18

500error怎么解决
500error怎么解决

500error的解决办法有检查服务器日志、检查代码、检查服务器配置、更新软件版本、重新启动服务、调试代码和寻求帮助等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

339

2023.10.25

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

547

2023.09.20

javascriptvoid(o)怎么解决
javascriptvoid(o)怎么解决

javascriptvoid(o)的解决办法:1、检查语法错误;2、确保正确的执行环境;3、检查其他代码的冲突;4、使用事件委托;5、使用其他绑定方式;6、检查外部资源等等。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

183

2023.11.23

java中void的含义
java中void的含义

本专题整合了Java中void的相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

115

2025.11.27

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

419

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

594

2023.08.10

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

561

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.7万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.8万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号