深入理解vtable

一、vtable for

vtable（虚函数表）是C++中实现多态的机制之一，它是一个类的虚函数地址数组，vtable中存储了虚函数的地址，通过指向vtable的指针来调用虚函数，实现动态绑定。

class Base {
public:
    virtual void print() { cout << "Base::print()" << endl; }
};
class Derived : public Base {
public:
    virtual void print() { cout << "Derived::print()" <print(); // Derived::print()
    return 0;
}

上面的代码展示了vtable的使用方式，在上面的示例中，Base和Derived类都有一个vtable，如果使用Base类的指针指向Derived对象，再调用print函数，会动态绑定到Derived类的print函数，因为指向Derived对象的指针存放的是Derived类的vtable地址，里面存储了Derived类的print函数地址。

二、vegetable

vtable的实现是通过在每个类的对象中添加一个指向vtable的指针，任何虚函数调用都会转化成对vtable指针的间接调用，进而动态绑定。这样做会使得类对象变大，浪费内存。具体实现需要看各个编译器的实现方式，例如某些编译器会将vtable放在只读区域中。

三、vtableholder

vtable不是一个动态分配的数组，而是编译器静态生成的一个表，它在编译时就被确定下来。对于每个类，编译器会在编译阶段产生一个大小固定的vtable，汇编代码过程中所有调用该类虚函数的地方都会被修正到该类的vtable表上。

如果有多重继承的情况，派生类中可能会有多个指针来指向不同的vtable，编译器需要处理好这个多个vtable指针的问题，各个编译器的实现会有所不同。GCC中使用的是vtable-holder技术处理多个vtable指针的问题。在每个对象头中增加一个指针，指向一个vtable-holder结构，这个结构只有一个指向vtable的指针，其他vtable数据都依赖于这个指针进行计算。

四、table

vtable通过保证相同名称、参数表、返回值类型（任意一项不同即成为不同的虚函数）的虚函数，使用相同的地址来实现，从而实现多态。vtable中的表项是按照虚函数在类中声明的顺序排列的，以确保正确的匹配。但是vtable并不是标准规范中定义的，它的实现是由具体的编译器厂商实现的。

表格中的每一项都包括了虚函数的索引（在类的虚函数表中的索引），如果有重载的情况，还会有重载函数的来源地址信息。

五、vtable for class

vtable在每个类中是唯一的，它是一个包含所有虚函数指针的数组。如果一个派生类没有定义虚函数，那么它将会与基类共用同一个vtable。如果一个函数在基类中是虚函数而在派生类中没有重写，那么派生类的vtable将会从其基类中继承它的vtable。

在实现多重继承时，派生类中可能有多个指针来指向不同的vtable。例如：如果Derived同时继承A和B，则Derived的对象中将有两个vtable指针，每个指针都会指向相应的vtable。当Derived中的某个虚函数在A中定义，其他虚函数在B中定义时，Derived中将会有两个vtable的条目。

六、vtable for mainwindow

class A {
public:
    virtual void f() { cout << "A::f()" << endl; }
};
class B {
public:
    virtual void g() { cout << "B::g()" << endl; }
};
class C : public A, public B {
public:
    virtual void f() { cout << "C::f()" << endl; }
    virtual void g() { cout << "C::g()" <f(); // C::f()
    pb->g(); // C::g()
    return 0;
}

MainWindow是Qt中的一个类，其继承关系可以参考上面的代码示例中的多继承的情况。MainWindow中有多个虚函数，对应着多个vtable，且每个派生类都继承了其基类的vtable。如果使用A指向C对象的时候，虽然pa指向了一个C对象，但是通过pa->f()调用时，会动态绑定到C类的f函数，这与通过Derived指向A对象调用时类似。

七、vegetables

在C++编程中，虚函数表的概念非常重要。我们需要深入理解这个机制，包括它的实现细节和现实使用中的最佳实践。在实现中要注意的一些问题包括：虚函数表的条目顺序和名称必须与类中声明的顺序和名称完全匹配；虚函数表指针必须在类对象的布局中保持正确；vtable指针的位置是与编译器有关的，不要将其视为可移植属性。

八、vtable for 未定义的引用

在C++编程中经常出现“未定义引用”的问题，这通常会出现在使用虚函数时。如果类中定义了虚函数但是没有实现，那么当对象使用虚函数时，链接器就会报“未定义引用”的错误。可以通过将虚函数定义为纯虚函数来解决这个问题：

class Base {
public:
    virtual void foo() = 0;
};

上面的示例代码中，Base的foo函数被定义为纯虚函数，这使得所有从Base继承的派生类中，如果没有实现foo函数，那么链接器不会报错。在Base的派生类中必须重载这个函数，否则派生类也会成为抽象类，不能被实例化。

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