虚拟调度实施细节

Question

首先，我想清楚地表明我确实理解在C ++标准中没有vtable和vptrs的概念。但是我认为几乎所有实现都以几乎相同的方式实现虚拟调度机制（如果我错了，请纠正我，但这不是主要问题）。另外，我相信我知道虚函数是如何工作的，也就是说，我总能告诉我将调用哪个函数，我只需要实现细节。

假设有人问我以下内容：
 “您的基类B具有虚函数v1，v2，v3和派生类D：B，它们会覆盖函数v1和v3并添加虚函数v4。解释虚拟调度的工作原理”。

我会这样回答：
对于每个具有虚函数的类（在本例中为B和D），我们有一个单独的指向函数的数组，称为vtable。
B的vtable将包含

&B::v1
&B::v2
&B::v3

D的vtable将包含

&D::v1
&B::v2
&D::v3
&D::v4 

现在B类包含一个成员指针vptr。 D自然地继承它，因此也包含它。在B B的构造函数和析构函数中，将vptr设置为指向B的vtable。在D D的构造函数和析构函数中，它指向D的vtable 在多态类X的对象x上对虚函数f的任何调用都被解释为对x.vptr [f在vtable中的位置]的调用

问题是：
1.我在上述说明中是否有任何错误？
2.编译器如何知道f在vtable中的位置（请详细说明）
这是否意味着如果一个班级有两个基地，那么它有两个vptrs？在这种情况下发生了什么？ （尝试以与我相似的方式描述，尽可能详细地说明）
4.钻石层次结构中发生了什么，A在顶部B，C在中间，D在底部？ （A是B和C的虚拟基类）

提前致谢。

Answer 1

<强> 1。我在上述说明中有任何错误吗？

一切都好。 ： - ）

<强> 2。编译器如何知道f在vtable中的位置

每个供应商都有自己的方式，但我总是将vtable视为成员函数签名到内存偏移的映射。所以编译器只维护这个列表。

第3。这是否意味着如果一个类有两个基础，那么它有两个vptrs？在这种情况下发生了什么？

通常，编译器组成一个 new vtable，它包含按指定顺序附加在一起的虚拟碱基的所有vtable，以及虚拟碱基的vtable指针。它们遵循派生类的vtable函数。这极特定于供应商，但对于class D : B1, B2，您通常会看到D._vptr[0] == B1._vptr。

该图像实际上是用于组成对象的成员字段，但是vtables可以由编译器以完全相同的方式组成（据我所知）。

<强> 4。在钻石层次结构中发生了什么，A在顶部B，C在中间，D在底部？ （A是B和C的虚拟基类）

简短的回答？绝对的地狱。你真的继承了这两个基地吗？只是其中之一？他们都不是？最终，使用了为该类组成vtable的相同技术，但是这样做的方式各不相同，因为如何应该完成它并不是一成不变的。解决钻石等级问题here有一个很好的解释，但是，与大多数问题一样，它是特定于供应商的。

Answer 2

1. 对我好看

2. 具体实现，但大多数只是源代码顺序 - 意味着它们出现在类中的顺序 - 从基类开始，然后从派生类添加新的虚函数。只要编译器具有确定性的方法，那么它想做的任何事情都可以。但是，在Windows上，要创建COM兼容的V-Tables，必须按源顺序

3. （不确定）

4. （猜测）钻石只意味着您可以拥有基类B的两个副本。虚拟继承将它们合并到一个实例中。因此，如果您通过D1设置成员，则可以通过D2读取它。 （C衍生自D1，D2，它们各自衍生自B）。我相信在这两种情况下，vtable都是相同的，因为函数指针是相同的 - 数据成员的内存是合并的。

Answer 3

评论：

• 我认为析构函数不会进入它！

• 一个电话，例如D d; d.v1();可能不会通过vtable实现，因为编译器可以在编译/链接时解析函数地址。

• 编译器知道f的位置，因为它把它放在那里！

• 是的，具有多个基类的类通常会有多个vptrs（假设每个基类中都有虚函数）。

• Scott Meyers的“Effective C ++”书籍比我更能解释多重继承和钻石;我建议为此（以及许多其他原因）阅读它们。考虑一下必要的阅读！