虛擬函數和 VTable 如何在 C 中實現運行時多態性？

虛擬函數和VTable 的實作

C 中流行的虛擬函數提供運行時多態性，允許物件重寫從其基底類別繼承的方法類別。深入理解它們的實現對於有效使用至關重要。

vtable 實作

每當類別宣告虛擬函數時，就會建立虛擬表（vtable）。此虛擬函數表儲存虛擬函數的位址並且是特定於類別的。屬於該類別的每個物件都有一個指向 vtable 記憶體位址的虛擬指標 (vptr)。在虛擬函數呼叫期間，vptr 用於解析函數位址。

vtable 可訪問性

vtable 本身在運作時無法直接存取或修改。語言規範不需要虛擬函數表，但大多數編譯器為虛擬函數實作虛擬函數表。

虛函數表存在

虛函數表僅為至少具有一個虛函數的類別建立。這是因為它們會產生空間和時間開銷。

抽象類別和虛函數表

具有未實現的純虛函數的抽象類別具有不完整的虛函數表。它們保留一個槽位，但未分配函數指標。

效能影響

擁有虛函數僅影響該函數本身的調用，而不影響整個類別。然而，它涉及透過vtable解析函數位址的時間開銷。重寫虛擬函數不會縮短其執行時間。

額外開銷

如果派生類別重寫虛擬函數，它會建立一個新的虛擬函數表，從而增加空間開銷。然而，只有宣告為 virtual 的函數才會因為透過 vtable 解析而導致效能損失。

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