虚函数通过vptr指向vtable实现动态绑定,运行时根据对象实际类型查表调用对应函数;vtable编译期生成、类共享,vptr对象独有;纯虚函数强制子类实现,抽象类不可实例化。

虚函数的核心原理是“用一个指针(vptr)指向一张函数地址表(vtable),运行时查表调用”,它让基类指针能根据实际对象类型,自动调用对应子类的函数版本——这就是动态绑定,也是C++运行时多态的根基。
每个含虚函数的类,编译器会在编译期生成一张只读的虚函数表(vtable),里面按声明顺序存着该类所有虚函数的地址。这张表是类级别的,所有该类对象共用同一张表。
而每个该类的对象,内存布局开头会隐式插入一个指针成员(vptr),大小为4字节(32位)或8字节(64位),指向所属类的vtable。
当你写base_ptr->func()且func()是虚函数时,编译器生成的代码实际执行三步:
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整个过程发生在运行时,不依赖指针的声明类型,只取决于对象的实际类型。没有virtual关键字,就走静态绑定——直接按指针类型选函数,完全跳过查表。
早期有人想过让每个对象自己存10个虚函数指针,但问题明显:
vtable方案只让每个对象多占1个指针空间,复用率高、结构清晰、语义明确——这才是C++选择它的根本原因。
虚函数有默认实现,子类可选重写;纯虚函数形如virtual void f() = 0;,它强制子类必须提供实现,否则该子类也无法实例化。
基本上就这些。理解vptr→vtable→函数地址这条链,就抓住了虚函数机制的命脉。
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