深化了解virtual紧张字

简介：深化了解virtual紧张字眼前的机制，了解它存在的来由以及使用它必要注意的成绩。本文将为你揭开virtual的奥秘面纱。

弁言

为什么会写这篇文章？主要是由于项目中的代码多量使用了带virtual紧张字的类，让我以为不吐不快。virtual并没有什么超才能可以化糜烂为神奇，它有其存在的来由，但滥用它是一种十分不成取的错误举动。本文将带你一步一步了解virtual机制，为你揭开virtual的奥秘面纱。

为什么必要virtual

假定我们正在举行一个公用图形化库的计划完成，此中触及2d和3d坐标点的打印，计划出Point2d和Point3d的完成如下：

完善，统统都切合预期。既然云云，我们为什么必要virtual？让我们提个新需求：封装一个坐标点打印接口，输入是坐标点实例，输入是坐标点的值。很快，我们完成了代码：

哦噢，成绩来了，当我们传入3d坐标点实例时，我们的希冀是打印3d坐标点的值，而实践只能打印2d坐标点的值。如今的步骤傻傻分不清坐标点是2d照旧3d，为了让步骤变得更智慧，必要对症下药，而virtual正是该症的药方。只必要更新Point2d接口print的声明即可：

干得标致，统统又规复完善如初。在c++承继干系中完成多态的威力，正是必要virtual的场合。那么它的神奇魔力毕竟从何而来呢？统统要从类数据成员内存布局提及。

类的内存布局

在c++目标模子中，非静态数据成员被设置于每一个类目标之内，静态数据成员则被存放在类目标之外。静态和非静态函数成员也被存放在类目标之外。大大多编译器对类的内存布局办法是按成员的声明排序依次分列，本文的一切例子都是在mac情况下，使用x86_64-apple-darwin21.6.0/clang-1300.0.29.3编译，非virtual版本的Point2d内存布局：

内存布局必要我们注意的是编译器对内存的对齐办法，内存对齐寻常分两步：其一是类成员先按本身轻重对齐，其二是类按最大成员轻重对齐。我们在安插类成员的时分，应该依照成员从大到小的排序声明，如此可以制止不必要的内存添补，节流内存占用。

派生类的内存布局

在c++的承继模子中，一个子类的内存轻重，是其基类的数据成员加上其本人的数据成员轻重的总和。大大多编译器对子类的内存布局是先安插基类的数据成员，然后是本身的数据成员。非virtual版本的Point3d的内存布局：

virtual类的内存布局

当Point2d声明白virtual函数后，对类目标产生了两点严重影响：一是类将产生一系列指向virtual functions的指针，放在表格之中，这个表格被称之为virtual table(vtbl)。二是类实例都被安插一个指针指向干系的virtual table，通常这个指针被称为vptr。为了示例必要，我们重新计划Point2d和Point3d完成：

大大多编译器把vptr安插在类实例的开头处，如今我们来看看virtual版本的Point2d和Point3d的内存布局：

真实内存布局对否如上图所示，很简便，我们一验便知：

紧张中心virtual table的获取在第5行，但是可以当作两步利用：intptr_t vptr2d = *(intptr_t*)&point2d；intptr_t *vtbl2d = (intptr_t*)vptr2d；第一步使vptr2d指向virtual table，第二步将指针转换为数组首地点。然后就可以用vtbl2d逐一调用虚函数。从输入后果看，步骤的确逐一调用到对应的虚函数，virtual类的内存布局和先前我们所画布局图一律。

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