C++虚函数表实例分析

多态是C++面向对象程序设计的一个重要特性。以前看到虚函数觉得很神奇，为什么就能实现多态了呢。最初的时候曾设想，要实现运行时多态，应该让对象的某个部分始终指向一个固定的地址，子类继承的时候，就修改这个地址的内容。这样，父类和子类都是到同一个固定地址去读取内容，在运行时就能表现不同行为。

在看了《深度探索c++对象模型》之后，发现思路是类似的。在对象中，有一个指针指向一张虚函数表，里面按照次序存放了每一个虚函数，当子类继承的时候，即到虚函数表的指定位置去修改函数地址。当我们通过父类指针来操作一个子类的时候，调用虚函数，都是通过虚函数表+固定的偏移，这样运行期多态便实现了。

在深度《深度》这本书中，虚函数表大多放在了对象的末端，不知道现在的编译器是什么样的，因此本文就来实际做个实验测试一下。

实验环境：VC2013 Express

代码如下：

class Parent {
public:
  int parent;
  Parent() : parent(10) {}
  virtual void a() { cout << "Parent::a()" << endl; }
  virtual void b() { cout << "Parent::b()" << endl; }
  virtual void c() { cout << "Parent::c()" << endl; }
};
class Child : public Parent {
public:
  int child;
  Child() :child(100) {}
  virtual void a() { cout << "Child::a()" << endl; }
  virtual void b_child() { cout << "Child::b_child()" << endl; }
  virtual void c_child() { cout << "Child::c_child()" << endl; }
};
class GrandChild : public Child{
public:
  int grandchild;
  GrandChild() :grandchild(1000) {}
  virtual void a() { cout << "GrandChild::a()" << endl; }
  virtual void b_child() { cout << "GrandChild::b_child()" << endl; }
  virtual void c_grandchild() { cout << "GrandChild::c_grandchild()" << endl; }
};
int main()
{
  typedef void(*func)();
  GrandChild grandchild;
  int **vtable = (int **)&grandchild;
  for (int i = 0; (func)vtable[0][i] != nullptr; i++)
  {
    auto pfunc = (func)vtable[0][i];
    cout << "  ["<<i<<"] ";
    pfunc();
  }
  return 0;
}

结果显示如下图所示：

确实，虚函数表指针在对象起始处，并看到了对应项被覆盖。

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