虚表和指针是在 C 中实现虚函数调度的唯一方法吗？

替代虚拟函数调度实现：超越虚拟指针和表

C 中虚拟函数调用的概念是动态绑定的基石，使对象能够在运行时根据其实际类型调用多态行为。虽然虚拟指针和虚拟表机制是实现虚拟函数调用的广泛采用的方法，但它并不是唯一的选择。本文探讨了替代实现并挑战了他们的假设。

Q1：虚拟表和指针的替代实现

与普遍看法相反，编译器确实可以通过以下方式实现虚拟函数调度虚表和指针以外的方法。一个这样的例子是“对象内指针”方法，其中每个对象在其自己的内存中存储指向其虚拟函数表的直接指针。这种方法可以提高具有复杂继承树或大型数组的对象的效率。

Q2：虚拟函数和虚拟指针的大小

任何类的 sizeof 的断言即使包含单个虚拟函数也始终等于指针（虚拟指针）的大小，但不一定对所有编译器都适用。替代实现，例如前面提到的“对象内指针”方法，可能会在对象本身内分配虚拟函数指针，从而导致不同的 sizeof 值。

讨论

使用虚拟指针和表进行虚拟函数调度有一定的局限性。例如，对于具有复杂继承结构的对象，它可能会导致冗长且低效的代码生成。此外，需要为每个类维护单独的虚拟表可能会导致内存消耗过多。

探索替代实现使我们能够设想解决这些低效率问题的解决方案。例如，将对象地址与其相应元数据（例如虚拟函数指针）关联起来的映射表可以潜在地减少存储开销并提高数组性能。

虽然 vtable 指针仍然是 C 编译器中的主要实现，重要的是要认识到替代方法的存在。这些替代方案可以在效率、内存使用和复杂性方面提供不同的权衡，为虚拟函数调度机制的进一步创新开辟途径。

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