虚拟函数和 VTable 如何在 C 中实现运行时多态性？

虚拟函数和 VTable 的实现

C 中流行的虚拟函数提供运行时多态性，允许对象重写从其基类继承的方法类。深入理解它们的实现对于有效使用至关重要。

vtable 实现

每当类声明虚拟函数时，就会创建虚拟表（vtable）。该虚函数表存储虚拟函数的地址并且是特定于类的。属于该类的每个对象都有一个指向 vtable 内存地址的虚拟指针 (vptr)。在虚拟函数调用期间，vptr 用于解析函数地址。

vtable 可访问性

vtable 本身在运行时不能直接访问或修改。语言规范不需要虚函数表，但大多数编译器为虚函数实现虚函数表。

虚函数表存在

虚函数表仅为至少具有一个虚函数的类创建。这是因为它们会产生空间和时间开销。

抽象类和虚函数表

具有未实现的纯虚函数的抽象类具有不完整的虚函数表。它们保留一个槽位，但未分配函数指针。

性能影响

拥有虚函数仅影响该函数本身的调用，而不影响整个类。然而，它涉及通过vtable解析函数地址的时间开销。重写虚拟函数不会缩短其执行时间。

额外开销

如果派生类重写虚拟函数，它会创建一个新的虚函数表，从而增加空间开销。然而，只有声明为 virtual 的函数才会因通过 vtable 解析而导致性能损失。

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