纯虚函数是早期绑定（编译时）还是后期绑定（运行时）？

Question

我在各种在线资源中看到 virtual functions 是运行时绑定的。

但是，pure virtual function 必须在派生类中实现。所以，在那种情况下为什么需要vtable 对我来说没有意义。因此，我想知道 pure virtual function 是否在运行时或编译时绑定。

如果在运行时绑定，是不是只针对pure virtual function有实现，派生类调用基实现的情况？如果没有提供实现会发生什么？那么编译器会inline 实现吗？

Answer 1

正如您已经发现的，虚函数是在运行时解析的。对于这种情况，您需要一个 vtable：

class Parent {
 public:
  virtual void pure() = 0;
};

class Child : public Parent {
 public:
  void pure() {}
};

void do_pure(Parent& x){
   x.pure();
}

int main(){
  do_pure(Child());
}

Child() 实例在传递给do_pure 时被转换为Parent。然后，x.pure() 行需要 vtable 才能定位 pure() 的实现的内存地址。

如果Child 不实现do_pure，则无法编译，因为x.pure() 行只能崩溃。

Answer 2

所有virtual 函数都需要后期绑定。

想象以下类层次结构：

struct Base {
    virtual void foo() = 0;
    virtual ~Base() = default;
};

struct Child: public Base {
    void foo() override { std::cout << "I'm good!"; }
};

struct Grandchild: public Child {
    void foo() final { std::cout << "But I'm better!"; }
};

void fooCaller(const Base& b) {
    //Which foo() do I call here? Child::foo() or Grandchild::foo()?
    b.foo();
}

int main() {
    Grandchild g;
    fooCaller(g);
}

virtual 函数在 所有 派生类中保持虚拟，这意味着您可以在任何您想要的地方覆盖（除非它在某个时候被声明为 final）。编译器无法知道将使用哪个版本。

理论上，如果我们在Base 中有virtual void foo() = 0;，在Child 中有void foo() final;，编译器会注意到foo 只有一种可能的实现，并在vtable 之外对其进行优化，但我从来没有听说有任何编译器这样做。
而且这样的用例有点违背纯虚函数的目的。