C 中的虛函式表是什麼時期建立的？

最近參加阿里巴巴公司的內推，面試官問了「虛函式表是在什麼時期建立的？」。因為以前對虛函式表的理解不夠多，所以就根據程式構建（build）的四個過程（預編譯、編譯、彙編和鏈結），推導出虛函式表應該是在編譯期確定的，原因如下：

1）預編譯器主要處理那些源**檔案中的以「#」開始的預編譯指令，如「#include」、「#define」。很明顯這個過程可以排除。

2）彙編器是將編譯器生成的彙編**轉變成機器可以執行的指令，每乙個彙編語句幾乎都對應一條機器指令。彙編過程相對於編譯期來說比較簡單，沒有複雜的語法，也沒有語義，也不需要做指令優化，只是根據彙編指令和機器指令的對照表一一翻譯就行了。所以，彙編期也是可以排除的。

3）鏈結器（現只考慮靜態鏈結）是將彙編器生成的目標檔案（和庫）鏈結成乙個可執行檔案，本質上做的是重定位（relocation）的工作，詳細可參考《程式設計師的自我修養》2.3、2.4節。很明顯鏈結期也是可以排除的。

4）編譯器要做的事情就比較多了，包括詞法分析、語法分析、語義分析及優化**等，是整個程式構建的核心。所以，排除了預編譯期、彙編期、鏈結期及考慮到編譯期所做的事情，虛函式表應該是在編譯期建立的。

上邊給出的答案還是有點不夠全面，因為忽略了動態鏈結。不過，我們在《深度探索c++物件模型》的4.2節能夠找到完美答案，具體摘抄如下：

「**中的virtual functions位址是如何被建構起來的？在c++中，virtual functions（可經由其class object被呼叫）可以在編譯時期獲知。此外，這一組位址是固定不變的，執行期不可能新增或替換之。由於程式執行時，**的大小和內容都不會改變，所以其建構和訪問皆可以由編譯器完全掌控，不需要執行期的任何介入。」

c++中的虛函式的作用主要是實現了多型機制，即父類類別的指標（或者引用）指向其子類的例項，然後通過父類的指標（或者引用）呼叫實際子類的成員函式。多型機制可以簡單地概括為「乙個介面，多種方法」。

虛函式是通過一張虛函式表（virtual table

）來實現的，簡稱為v-table

。在這個表中，主要是乙個類的虛函式的位址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，保證其真實反應實際的函式。這樣，在有虛函式的類的例項中這個表被分配在了這個例項的記憶體中，所以，當我們用父類的指標來操作乙個子類的時候，這張虛函式表就顯得極為重要了，它就像乙個地圖一樣，指明了實際所應該呼叫的函式。

下邊我們通過乙個小程式來看看虛函式表到底是怎麼樣的？

1 #include 2
using
namespace
std;34
class
base58
};9class sub :public
base
1013
};14
15void
main()
16

對這個程式除錯，截圖如下：

由上圖可知，虛函式表_vfptr已經將父類base和子類sub的相同函式fn動態繫結到對應的類上，而且位址不一樣。

先看第乙個程式：

1 #include 2
using
namespace
std;34
class
base58
};9class sub :public
base
1013
};14
15void test(base&b)
1619
20void
main()
21

函式輸出如下：

sub物件sc在傳遞給test函式時，其另外新增的方法成員等（sub）會被截掉，只剩base部分，所以輸出是in base class而不是in sub class。

具體程式如下：

1 #include 2
using
namespace
std;34
class
base58
};9class sub :public
base
1013
};14
15void test(base&b)
1619
20void
main()
21

程式輸出如下：

這下程式就正確了。

其實還有另一種方法可以達成跟虛函式一樣的效果，不過這並不是一種好的做法：

1 #include 2
using
namespace
std;34
class
base58
};9class sub :public
base
1013
};14
15void
main()
16

具體輸出如下：

《深度探索c++物件模型》

《程式設計師的自我修養》

C 中的虛函式表是什麼時期建立的？

c 中的虛函式及虛函式表

C 虛函式表中的函式的索引

虛函式表和虛函式表的指標

C 中的虛函式表是什麼時期建立的？

c 中的虛函式及虛函式表

C 虛函式表中的函式的索引

虛函式表和虛函式表的指標

相關推薦