vtable：底层算法

Question

我对 vtables 的理解是，如果我有一个带有虚函数 speak() 以及子类 Lion 和 HouseCat 的 Cat 类，那么就会有一个 vtable 将 speak() 映射到每个子类的正确实现。所以打个电话

cat.speak()

编译为

cat.vtable[0]()

即在vtable位置0查找并在该位置调用函数指针。

我的问题是：多重继承会发生什么？

让我们添加一个类 Pet。 Pet 有虚函数 speak() 和 eat()。 HouseCat 扩展了 Pet，而 Lion 没有。现在，我需要确保

pet.eat()

编译为

pet.vtable[1]()

即vtable[0]需要speak()。 Pet.eat 需要是 slot 1。那是因为 cat.speak() 需要访问 vtable 中的 slot 0，如果对于 HouseCat，slot 0 恰好是eat，这将出现可怕的错误。

编译器如何确保 vtable 索引匹配在一起？

Answer 1

规范没有设置任何内容，但通常编译器会为每个直接的非虚拟基类生成一个 vtable，为派生类生成一个 vtable - 然后为第一个基类生成一个 vtable，为派生类生成一个 vtable类将被合并。

更具体地说，编译器在构造类时生成的内容：

• 猫

  [vptr | Cat fields]
   [0]: speak()
  

• 宠物

  [vptr | Pet fields]
   [0]: eat()
  

• 狮子

  [vptr | Cat fields | Lion fields]
   [0]: speak()
  

• 家猫

  [vptr | Cat fields | vptr | Pet fields | HouseCat fields]
   [0]: speak()        [0]: eat()
  

编译器在调用/强制转换时生成的内容（变量名是静态类型名）：

• cat.speak()
  • obj[0][0]() - 适用于猫、狮子和 HouseCat 的“猫”部分
• pet.eat()
  • obj[0][0]() - 对 Pet 和 HouseCat 的“宠物”部分有效
• lion.speak()
  • obj[0][0]() - 对 Lion 有效
• houseCat.speak()
  • obj[0][0]() - 适用于 HouseCat 的“猫”部分
• houseCat.eat()
  • obj[Cat size][0]() - 适用于 HouseCat 的“宠物”部分
• (Cat)houseCat
  • obj
• (Pet)houseCat
  • obj + Cat size

所以我猜让您感到困惑的关键是 (1) 多个 vtable 是可能的，并且 (2) 上播实际上可能返回不同的地址。