虚表如何处理纯虚函数

Question

编译器如何实现纯虚函数？具有纯虚函数的类的 vtable 是如何实现的？为什么我们总是需要重写纯虚函数？当我们重写一个纯虚函数时，派生类的 vtable 会发生什么？

Answer 1

c++ 标准没有指定虚方法的实现。

通常它被实现为函数指针数组之类的东西，纯虚函数通常是指向一些抛出错误的特殊函数的指针。

你必须重写纯虚函数，否则当某些东西试图调用这些函数时会发生什么？如果您不想重写某个特定函数，请不要在基类中将其设为纯虚拟函数。

例如，您可以使用如下代码模拟虚函数：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

class A
{
public:
    A() : vtable(2)
    {
        vtable[0] = &A::aimpl;
        // B is pure virtual
        vtable[1] = &A::pureVirtualFunction;
    }

    void a()
    {
        ((*this).*(vtable[0]))();
    }

    void b()
    {
        ((*this).*(vtable[1]))();
    }

protected:
    std::vector<void (A::*)()> vtable;

private:
    void aimpl()
    {
        std::cout << "A::a\n";
    }

    void pureVirtualFunction()
    {
        throw std::runtime_error("function is pure virtual"); 
    }
};

class B : public A
{
public:
    B()
    {
        // Note: undefined behaviour!!! Don't do this in real code
        vtable[1] = reinterpret_cast<void (A::*)()>(&B::bimpl);
    }

private:
    void bimpl()
    {
        std::cout << "B::b\n";
    }
};

int main()
{
    A a;
    a.a();
    try
    {
        a.b();
    }
    catch (std::exception& ex)
    {
        std::cout << ex.what() << "\n";
    }
    B b;
    b.a();
    b.b();
    return 0;
}

真正的实现更加复杂，派生类能够添加到 vtable、合并来自多重继承的 vtable 等。