C++中的虚函数表（Vtable）是什么？（多态底层是如何实现的）

虚函数表（vtable）是编译器生成的只读函数指针数组，每个含虚函数的类对象含指向它的_vptr；多态通过运行时查表实现，析构函数需virtual以确保delete基类指针时正确调用派生类析构。

虚函数表（vtable）是编译器自动生成的函数指针数组

每个含虚函数的类，编译器会在其对象内存布局开头（或紧随基类部分之后）隐式插入一个指向 vtable 的指针（_vptr）。这个 vtable 本身不是类成员，而是一块只读数据段里的静态数组，存的全是该类虚函数的地址。

多态调用发生时，实际执行的是：obj->_vptr[n] 找到函数地址，再跳转——不是靠类型名匹配，而是靠运行时查表。

• 同一个类的所有对象共享同一份 vtable，不随对象数量增长
• 派生类会复制基类的 vtable 条目，再覆盖（override）被重写的虚函数地址，新增的虚函数追加在末尾
• 多重继承下，子类可能有多个 _vptr（分别对应不同基类），布局更复杂，但查表逻辑不变

为什么析构函数要声明为 virtual？

因为 delete 一个基类指针时，若析构函数非 virtual，编译器只会调用基类的析构函数，派生类部分不会被清理——这不是“没调用”，而是根本没进 vtable 查找流程，直接静态绑定到基类版本。

只有声明为 virtual，析构函数才进入 vtable，delete pbase 才能正确触发派生类析构逻辑。

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• 纯虚析构函数也要提供定义（哪怕空实现），否则链接失败：virtual ~Base() = 0 { }
• 构造函数永远不能是 virtual——对象还没建好，_vptr 还没初始化，没法查表
• Static 成员函数、内联函数、友元函数都不进 vtable，跟虚机制无关

怎么验证 vtable 是否生效？看汇编或调试器内存

别猜，直接看生成代码。用 g++ -S 编译带虚函数的类，会看到类似 call *%rax（间接调用）；而普通函数是 call _Z3foo（直接符号调用）。

在 GDB 中，打印对象地址后，用 x/4a *(void**)obj_ptr 可看到前几项就是虚函数地址（需注意 ABI 差异，如 Itanium vs MSVC）。

• 开启 -fno-rtti 不影响 vtable，RTTI（如 dynamic_cast）只是额外用到了 vtable 旁的类型信息结构
• 空基类优化（EBO）可能让 _vptr 和基类成员复用内存位置，但语义不变
• 模板类里定义虚函数？可以，但每个实例化版本都有自己的 vtable

虚函数调用比普通函数慢在哪？

主要慢在两次内存访问：先读对象里的 _vptr，再按偏移读 vtable 中的函数地址。现代 CPU 的分支预测和缓存通常能缓解，但高频率小函数（比如 get() 访问器）仍可能成为瓶颈。

真正伤性能的不是虚调用本身，而是它阻止了内联、妨碍了逃逸分析、限制了某些编译器优化（如 devirtualization）。

• Clang/GCC 在 LTO 模式下可能做 devirtualization（如果能证明动态类型唯一），但不可依赖
• final 关键字可显式禁止重写，帮助编译器提前决定是否内联：virtual void f() final
• 避免在 tight loop 里反复通过基类指针调用虚函数；考虑批量处理或策略模式解耦

虚函数表不是黑魔法，它是编译器写死的指针数组 + 运行时一次间接跳转。真正容易被忽略的是：它的存在让对象大小增加（通常 8 字节），且一旦用了虚函数，整个类就失去 triviality（无法 memcpy 安全拷贝），这些副作用在嵌入式或高性能场景中常被低估。