C++虚函数（八股总结）

什么是虚函数

虚函数是在父类中定义的一种特殊类型的函数，允许子类重写该函数以适应其自身需求。虚函数的调用取决于对象的实际类型，而不是指针或引用类型。通过将函数声明为虚函数，可以使继承层次结构中的每个子类都能够使用其自己的实现，从而提高代码的可扩展性和灵活性。在C++中，使用关键字"virtual"来定义虚函数。

虚函数的实现机制是什么？

虚函数是通过虚函数表来实现的，虚函数表包含了一个类(所有)的虚函数的地址，在有虚函数的类对象中，它内存空间的头部会有一个虚函数表指针(虚表指针)，用来管理虚函数表。当子类对象对父类虚函数进行重写的时候，虚函数表的相应虚函数地址会发生改变，当我们用一个父类的指针来操作子类对象的时候，它可以指明实际所调用的函数。

• 虚函数表：每个包含虚函数的类都会生成一个虚函数表（Virtual Table），其中存储着该类中所有虚函数的地址。虚函数表是一个由指针构成的数组，每个指针指向一个虚函数的实现代码。
• 虚函数指针：在对象的内存布局中，编译器会添加一个额外的指针，称为虚函数指针或虚表指针（Virtual Table Pointer，简称 VTable 指针）。这个指针指向该对象对应的虚函数表，从而让程序能够动态地调用正确的虚函数。

当一个基类指针或引用调用虚函数时，编译器会使用虚表指针来查找该对象对应的虚函数表，并根据函数在虚函数表中的位置来调用正确的虚函数。

虚函数的覆盖和重写

在 C++ 中，派生类可以重写 (override) 它继承的虚函数，这被称为函数的覆盖 (overriding)。当然，子类也可以选择不重写基类的虚函数，那么它将默认继承基类的实现，这就是虚函数的重载 (overloading)。

重写用关键字override（可用可不用，用了子类中必须存在与父类虚函数完全匹配的函数签名，不然编译报错）

虚函数调用是在编译时确定还是运行时确定的？

只有通过指针或者引用的方式调用虚函数是运行时确定，通过值调用的虚函数是编译期就可以确定的

https://www.zhihu.com/question/491602524/answer/2165605549

虚函数是存在类中还是类对象中（即是否共享虚表）？

答：存在类中，不同的类对象共享一张虚函数表(为了节省内存空间)。

在(基类的)构造函数和析构函数中调用虚函数会怎么样？

答：语法上没问题，但不会实现多态。

• 基类构造函数中调用虚函数

  • 行为：
    当基类的构造函数中调用虚函数时，只能调用基类中定义的虚函数版本，而不会调用派生类中重写的版本。
  • 原因：
    • 在基类的构造函数中，派生类对象还没有被完全构造（派生类部分还没有初始化）。
    • 此时，vptr 指向的是基类的虚函数表 (vtable)。
    • 即使派生类覆盖了虚函数，构造函数中也只能看到基类的虚函数表。

• 基类析构函数中调用虚函数

  • 行为：
    当基类的析构函数中调用虚函数时，只能调用基类中定义的虚函数版本，而不会调用派生类中重写的版本。
  • 原因：
    • 在析构函数执行时，派生类的析构函数已经被调用，派生类的成员和虚函数表已经失效。
    • 此时，vptr 已经被还原为指向基类的虚函数表。
    • 所以析构函数中调用虚函数只会调用基类版本。