本文重点参考了《C++ 虚函数表解析》一文（链接：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051/），陈皓前辈此文讲解清晰，读后受益匪浅。只是代码中存在一些问题，例如涉及到本文重点虚函数表的地方，写到
Base b; cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl; |
但是，实际上(int*)(&b)并非虚函数表地址，而是对象b的地址，*(int*)(&b)才是虚函数表的地址。此外，后文中一些指针操作也有异常之处（也有可能是编译环境不同？）。为此，我重新进行编码实验，并记录此文。
一、实验环境
本机操作系统Linux wm-ThinkPad-X240s 3.13.0-44-generic #73-Ubuntu SMP Tue Dec 16 00:22:43UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux。注意是64位机器，意味着指针长度为8字节;如果是32位机器，则指针长度为4字节。
我们根据包含虚函数的类是否涉及继承、如何继承，分单个类无继承、一般继承、多重继承三种情况，讨论虚函数的内存分配。
二、单个类无继承
我们编写下列代码，其中类Base包含三个虚函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
typedef void (*Fun) ();
int main() {
Base b;
Fun pFun = NULL;
cout << "sizeof(b): " << sizeof(b) << endl;
cout << "对象的地址: " << (&b) << endl;
cout << "虚函数表的地址: " << *(int*)(&b) << endl;
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b)));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b) + 8));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b) + 16));
pFun();
return 0;
} |
运行结果为
根据运行结果可知，对象b的内存规模为8字节，这8字节为存储虚函数表指针所占用（64位机器，指针8字节）。
这里顺便说一些C++类中与虚函数无直接关系的内存分配知识，如果没有虚函数，则类和对象的所占内存为类中数据成员的内存量（需要考虑对齐），类中函数成员不占内存量。那么如果一个类没有数据成员和虚函数，对其求sizeof，结果应当是多少呢？结果本来应当是0，但是一个实例它必须在内存中占有一定的空间，因此实际结果为1。《剑指offer》中就有类似的题目，有兴趣的朋友可以自行实验。
根据代码及其运行结果，我们可以推断出其内存分配如下图所示。
三、一般继承
我们编写下列代码，其中Base为基类， Derive继承Base类。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
class Derive : public Base {
public:
void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};
typedef void (*Fun) ();
int main() {
Derive d;
Fun pFun = NULL;
cout << "sizeof(d): " << sizeof(d) << endl;
cout << "对象的地址: " << (&d) << endl;
cout << "虚函数表的地址: " << *(int*)(&d) << endl;
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d)));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 8));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 16));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 24));
pFun();
pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 32));
pFun();
return 0;
} |
运行结果为
根据代码及其运行结果，我们可以推断出其内存分配如下图所示。
四、多重继承
我们编写下列代码，类Derive继承类Base1、Base2、Base3。
#include <iostream>
using namespace std;
class Base1 {
public:
virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
};
class Base2 {
public:
virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
};
class Base3 {
public:
virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
};
class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {
public:
void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};
typedef void(*Fun)(void);
int main() {
Derive d;
Fun pFun = NULL;
int** pVtab = (int**)&d;
cout << "sizeof(b): " << sizeof(d) << endl;
pFun = (Fun)pVtab[0][0];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[0][2];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[0][4];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[0][6];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[0][8];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[1][0];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[1][2];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[1][4];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[2][0];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[2][2];
pFun();
pFun = (Fun)pVtab[2][4];
pFun();
return 0;
} |
运行结果
根据代码及其运行结果，我们可以推断出其内存分配如下图所示。
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