C++類中的虛表結構是C++對象模型中一個重要的知識點，這裡咱們就來深入分析下虛表的在內存中的結構。
C++一個類中有虛函數的話就會有一個虛表指針，其指向對應的虛表，一般一個類只會有一個虛表，每個虛表有多個”插槽”，每個插槽存放一個虛函數的地址。插槽中的內容可以被覆蓋，子類如果重寫了父類中的虛函數，則插槽中對應位置的數據被覆蓋。虛表存放的是虛函數地址，不管該虛函數是public還是private的。光文字說明不太形象，下面上一張虛表結構的示例圖：
從圖中看出，虛表指針確實是指向虛表結構的，這個虛表結構中有許多插槽，每個插槽都會指向一個虛函數。那麼如何用程序來測試呢，請接著看：
1 #include <iostream>
2 #include <cstdio>
3
4 using namespace std;
5
6 class Base {
7 public:
8 virtual void test() {
9 cout << "Base.text()" << endl;
10 }
11
12 public:
13 int a;
14 };
15
16 class Derived : public Base {
17 public:
18 virtual void test() {
19 cout << "Derived.test()" << endl;
20 }
21
22 public:
23 int b;
24 };
25
26 typedef void (*PFunc)();
27
28 int main() {
29 Derived derived;
30 PFunc ptest; // 函數指針
31
32 // 輸出derived及其成員a/b的地址
33 printf("derived: %p\n", &derived);
34 printf("derived.a: %p\n", &(derived.a));
35 printf("derived.b: %p\n", &(derived.b));
36
37 // 提取出test虛函數地址
38 int *p = (int *)*(int *)(&derived);
39 ptest = (PFunc)*p;
40 ptest();
41
42 return 0;
43 }
輸出結果：
注意，程序是在Centos 7 64位系統下進行測試的。程序中直接提取出test虛函數地址，然後進行調用，發現調用的確實是Derived.test函數，這也說明了虛表結構的內存布局。
虛表指針什麼時候賦值的？
1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class Base
6 {
7 public:
8 Base() {
9 cout << "Base()" << endl;
10 show();
11 int *p = &b;
12 cout << "Base::b: " << p << endl;
13 p = (int *)((char *)p - 8);
14 cout << "Base::vptr: " << *p << endl;
15 // Base中虛函數地址
16 cout << "*Base::vptr: " << *(int *)*p << endl;
17 cout << endl;
18 }
19
20 virtual void show() {
21 cout << "Base::show()" << endl;
22 }
23 public:
24 int b;
25 };
26 class Derived : public Base
27 {
28 public:
29 Derived()
30 {
31 cout << "Derived()" << endl;
32 show();
33 int *p = &b;
34 cout << "Derived::b: " << p << endl;
35 p = (int *)((char *)p - 8);
36 cout << "Derived::vptr: " << *p << endl;
37 // Derived中虛函數地址
38 cout << "*Derived::vptr: " << *(int *)*p << endl;
39 cout << endl;
40 }
41 virtual void show() {
42 cout << "Derived::show()" << endl;
43 }
44 private:
45 int d;
46 };
47
48 int main(int argc, char **argv)
49 {
50 Base base;
51 Derived derived;
52
53 return 0;
54 }
輸出結果為：
從輸出結果中可以得出，子類在構造過程中虛表指針會被賦值2次。初始化如下：
基類靜態成員 – 子類靜態成員 – (設置v_ptr/基類成員變量 ) –基類構造函數 – (設置v_ptr/子類成員變量) – 子類構造函數
在類的析構函數中是否對虛表指針進行賦值操作呢？
在子類的析構函數中，會把虛表指針設置為指向父類中的虛函數地址，這樣在父類的析構函數中調用虛函數實際上調用的是父類的虛函數，不過一般不這樣做。如何進行測試呢，按照上個問題的測試代碼，然後稍微改動一下就可以測試了。
參考：
1、深入理解C++對象模型
2、《深度探索C++對象模型》
