虚拟函数和虚表如何在 C 中实现多态性？

虚拟函数和 Vtable 在 C 中如何工作

虚拟函数是面向对象编程的一个基本方面，允许派生类的对象重写从基类继承的方法。但是虚函数在底层是如何实现的呢？

Vtable 实现

当一个类定义了一个虚函数时，编译器会生成一个 vtable (虚函数表）。该表存储指向该类的所有虚函数的指针。每个对象实例都有一个vptr（虚拟指针），指向其类的vtable的基地址。

Vtable访问和修改

访问或者在运行时修改 vtable 在 C 中通常被认为是不安全的。语言定义不强制要求使用 vtable，并且不同的实现可能有不同的行为。大多数情况下，vtable 只针对有虚函数的类存在，不能直接修改。

虚函数表和抽象类

抽象类有纯虚函数，它们是需要被派生类重写。在一些实现中，抽象类的vtable可以包含纯虚函数的NULL函数指针。这确保了在抽象类上调用纯虚函数会导致未定义的行为。

性能影响

由于需要动态，拥有虚函数会增加性能开销运行时绑定。这种开销只影响虚函数的执行，而不影响整个类。重写虚拟函数不会改变执行速度。但是，为派生类创建单独的 vtable 可能会导致额外的空间开销。

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