C++深度探索虚函数指针示例

代码描述：定义一个Person类为基类，ChinesePer 类与EnglishPer类都继承于此基类。

class Person
{
public:
	void speak() {
		cout << "说人话" << endl;
	}
private:
	int m_type = 1 ;
};
class ChinesePer :public Person {
public:
	void speak() {
		cout << "说中国话chinese..." << endl;
	}
};
class EnglishPer :public Person {
public:
	void speak() {
		cout << "说英国话english..." << endl;
	}
};

先看看此时各个类占用的内存信息：

int main() {
	int person_size = sizeof(Person);
	int Chineseper_size = sizeof(ChinesePer);
	int Englishper = sizeof(EnglishPer);
}

可以看到三个类的大小都为4个字节，占用的情况就是 类中的m_type变量。

将基类中的 speak() 函数加上virtual关键字 ，成为虚函数后再次查看内存字节大小：

可以看到多出了4个字节大小的空间（X86），三个类的大小都为 8。其实就是多出了一个指针的大小，4个字节 ，创建一个子类对象就可以明显看出来：

可以得出结论一：继承过来的成员变量 m_type(4个字节) + _vfptr(4个字节) = 8个字节。

继续探索虚函数表的原理， 创建以下子类对象并通过父类指针指向子类对象调用speak函数发生多态：

int main(){
	ChinesePer chs;
	ChinesePer chs2;
	EnglishPer eng;
    Person *ptr = &chs;		//父类指针指向子类对象
	Person *ptr1 = &chs2;
	Person *ptr2 = ŋ
	ptr->speak();
	ptr1->speak();
	ptr2->speak();
}

以上代码执行后会发生多态：

此时我们看看三个对象的内存分布：

用图片简要描述一下就是：

在这里可以先得到结论二： 同一个子类的所有对象共享一个虚函数表，指向虚函数表的指针_vptr是相同的。

在内存分布上查看一下 eng对象的虚函数指针地址情况：

可以看到该虚函数指针的地址上的值，存放的正是 该子类中的重写函数 speak()函数的地址。

如果把这个地址的值，修改为 Chineseper 类中的重写函数speak() 的地址值，会发生什么？

手动修改了eng对象中虚函数指针内的地址值，将改值本来是存放的是 EnglishPer 类中的speak() 函数的地址，现在更改为 ChinesePer 类中speak() 函数的地址。

单步走发生多态：

至此可以得出结论三：

当基类函数加了virtual 关键字后，虚函数的调用方法是间接调用：先查虚函数表的地址（也就是指向虚函数表的指针 _vptr），再查虚函数表中的虚函数指针。

不妨在基类继续添加两个虚函数

class Person
{
public:
	virtual void speak() {
		cout << "说人话" << endl;
	}
	virtual void eat() {
		cout << "吃饭" << endl;
	}
	virtual void sleep() {
		cout << "睡觉" << endl;
	}
private:
	int m_type =1 ;
};

子类只重写了speak函数，查看一下chs对象的虚函数指针地址存放的值：

的确存放的还是各个函数的地址，且是连续存放的，因此在进行查表调用虚函数的时候，也是每移动4个字节指向的就是一个函数的指针地址。

可以简要描述一下形式就很直观了：

总结：

1.增加了virtual 关键字的对象头部4个字节是一个指针，指向了虚函数表的地址（单继承情况下）。

2.同一个子类的所有对象共享一个虚函数表，指向虚函数表的指针_vptr是相同的。

3.当基类函数加了virtual 关键字后，虚函数的调用方法是间接调用：先查虚函数表的地址（也就是指向虚函数表的指针 _vptr），再查虚函数表中的虚函数指针。