0

0

C++中的虚函数表(vtable)是如何工作的?(底层原理)

穿越時空

穿越時空

发布时间:2025-12-12 16:53:02

|

669人浏览过

|

来源于php中文网

原创

虚函数表(vtable)是C++运行时多态的核心机制,编译器为每个含虚函数的类生成一张静态函数指针表,对象头包含指向该表的vptr,调用虚函数时通过vptr查表跳转实现动态绑定。

c++中的虚函数表(vtable)是如何工作的?(底层原理)

虚函数表(vtable)是C++实现运行时多态的核心机制,它让基类指针或引用能调用派生类重写的虚函数——关键不在于语法糖,而在于编译器悄悄生成的一张函数指针表和对象头里藏着的一个指针(vptr)。

每个含虚函数的类都有一张vtable

编译器为每个定义了虚函数(或继承了虚函数)的类单独生成一张静态的函数指针数组。这张表按虚函数在类中声明的顺序排列,每个槽位存的是该类版本的虚函数地址。例如:

  • class Base { virtual void f() { } virtual void g() { } }; → vtable[0] 指向 Base::f,vtable[1] 指向 Base::g
  • class Derived : public Base { void f() override { } }; → 它的vtable[0] 指向 Derived::f,vtable[1] 仍指向 Base::g(未重写)

每个对象实例头部隐式携带一个vptr

只要类有虚函数,编译器就在该类的对象内存布局最前面插入一个指针(vptr),指向其所属类的vtable。这个指针在构造函数中被初始化:

  • 构造 Base 对象时,vptr 被设为指向 Base 的 vtable
  • 构造 Derived 对象时,先调用 Base 构造函数(vptr 暂指 Base vtable),再执行 Derived 构造函数体前,vptr 被更新为指向 Derived vtable

虚函数调用实际是“查表+间接跳转”

当你写 ptr->f()(ptr 是 Base* 类型),编译器生成的指令不是直接 call,而是:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

学习导航
学习导航

学习者优质的学习网址导航网站

下载
  • 从 ptr 所指对象的起始地址读出 vptr
  • 用虚函数在类虚函数列表中的索引(比如 f 是第 0 个)去访问 vptr 指向的 vtable[0]
  • 取出其中的函数地址,并 call 它

这整个过程在运行时完成,所以即使 ptr 实际指向 Derived 对象,也能调到 Derived::f —— 因为它的 vptr 指向的是 Derived 的 vtable。

注意几个关键细节

vtable 不是每个对象一份,而是每个类一份(静态数据);vptr 才是每个对象一份(实例数据)。多重继承、虚继承会引入多个 vptr 和更复杂的 vtable 布局(比如带偏移量的 thunk),但基本模型不变:查表 → 取地址 → 跳转。

基本上就这些。

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。

15

2025.11.27

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。

177

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。

98

2025.11.27

class在c语言中的意思
class在c语言中的意思

在C语言中,"class" 是一个关键字,用于定义一个类。想了解更多class的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

469

2024.01.03

python中class的含义
python中class的含义

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

15

2025.12.06

java入门学习合集
java入门学习合集

本专题整合了java入门学习指南、初学者项目实战、入门到精通等等内容,阅读专题下面的文章了解更多详细学习方法。

1

2026.01.29

java配置环境变量教程合集
java配置环境变量教程合集

本专题整合了java配置环境变量设置、步骤、安装jdk、避免冲突等等相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细操作。

2

2026.01.29

java成品学习网站推荐大全
java成品学习网站推荐大全

本专题整合了java成品网站、在线成品网站源码、源码入口等等相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细推荐内容。

0

2026.01.29

Java字符串处理使用教程合集
Java字符串处理使用教程合集

本专题整合了Java字符串截取、处理、使用、实战等等教程内容,阅读专题下面的文章了解详细操作教程。

0

2026.01.29

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 | 7.9万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.3万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 14.7万人学习

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