C++ 虚拟析构函数和 vtable答案

【问题标题】：C++ virtual destructor & vtableC++ 虚拟析构函数和 vtable
【发布时间】：2017-05-31 14:52:43
【问题描述】：

我有一些关于虚拟析构函数和 vtable 的具体问题。

假设我有以下代码：

class Base
{
public:

    virtual ~Base();

};

class Child : public Base
{
public:

    ~Child();
};

问题：

vtable 存储在哪里？它总是在基类中，所有子类都只是保持一个指向它的指针吗？
添加虚拟方法只会将 sizeof(class) 增加 8 个字节，对吗？（假设是64位系统）基类存储表呢？
通过 new 运算符创建 Child 类型的实例然后删除 ... 会调用 Base 析构函数吗？（我问是因为 Child 类的析构函数不是虚拟的……这是否意味着它只影响 Child 的子类？）。

【问题讨论】：

1 和 2： 实现定义。 3：是的。
我假设您的意思是 Child 实际上是Base 的子类？
1. (a) 每个类必须有自己的 vtable，否则该技术无法工作。 (b) 真的没有“在课堂上”这样的东西。 2.因此无关紧要。 3.子类的析构函数是如果基类是虚拟的。
如果基类析构函数是虚的，那么所有派生类的析构函数也是虚的——不管你写virtual或override与否；这是可选的，但不会改变派生 dtor 是虚拟的事实。
@DeiDei -- 正式地，不是“定义的实现”，而是“具体的实现”。在语言定义中，“实现定义”意味着实现必须记录它所做的事情。

标签： c++ polymorphism vtable

【解决方案1】：

每个具有虚拟方法（声明/继承）的类都有自己的虚拟表（vtable）。当一个虚拟方法（任何，不仅仅是析构函数）被声明为虚拟时，派生类中该方法的所有覆盖都是自动虚拟的。编译器还在任何具有虚拟方法的此类的开头添加 _vptr。这个 _vptr 将在创建类的对象时填充，并将指向该类的 vtable。虚拟析构函数的处理方式与任何其他虚拟函数相同。在您的示例中，因为 ~Base 是虚拟的，所以 ~Child 也将是虚拟的。

假设你这样做：

Child *child = new (class Child);
delete(child);

这里，child->_vptr 将指向 Child 的 vtable。所以在删除过程中，首先调用~Child，然后调用~Base（以相反的构造顺序）。

如果你这样做了，

Base *base = new (class Child);
delete(base);

在这里，base->_vptr 将指向 Child 的 vtable。因此，在删除过程中，首先调用 ~Child，然后调用 vtable 中的 ~Base。

在gdb中，我们可以通过运行这个命令来验证这个_vptr，

"info vtbl base" or "print *base"

【讨论】：

【解决方案2】：

下面的解释假设编译器使用的虚拟调度实现是基于虚拟表的。

每个具有虚拟方法（声明或继承）的类都有自己的虚拟表。如果子类覆盖了基类中的虚成员函数，则指向覆盖函数的指针被放置在类的 vtable 中；否则，将保留指向基类实现的指针。
添加第一个虚函数会将类instance 的大小增加vtable 指针的大小。第一个之后的虚函数不会增加实例的大小。
由于 ~Base 是虚拟的，~Child 也是虚拟的，即使 virtual 关键字被省略。在覆盖的情况下，virtual 关键字是可选的。

【讨论】：

我不明白为什么要根据假设（逻辑假设为真）而不是问题的来源来回答。程序员之间的主要语言是代码，代码否定假设
@JacekCz 从 OP 写的其他所有内容中可以清楚地看出，他忘记在 Child 中添加 : public Base。
“一个指向覆盖函数的指针被放置在副本中” 在这个上下文中“复制”是什么意思？
@JordanMelo 我对这个答案中的“复制”一词并不感到疯狂。它不是一个副本，它只是另一个 vtable。
@CaptainGiraffe 我还是不明白你的问题。什么是“指向子类的 vtable 指针”？它指向什么？

【解决方案3】：

通过 new 操作符创建一个 Child 类型的实例然后删除 ... 会调用 Base 析构函数吗？

不在原始问题代码中，因为您没有从 Base 继承的 Child。

假设这是一个错误，并且我们修复了它，那么当您销毁 Child 时会调用 ~Base，即使它不是虚拟的，只是因为基类子对象作为正常的破坏顺序。

虚拟析构函数的原因是您可以删除Child 通过 Base * 并且仍然正确调用~Child。

例如，与：

struct Base { ~Base(); };
struct Child: Base { ~Child(); };

struct VBase { virtual ~VBase(); };
struct VChild: VBase { ~VChild(); };

这适用于两个层次结构：

template <typename Derived>
void test_static() {
  Derived d;
}
test_static<Child>();  // ~Child then ~Base invoked when d is destroyed
test_static<VChild>(); // ~VChild then ~VBase invoked when d is destroyed

但这仅适用于虚拟析构函数：

template <typename Derived, typename Base>
void test_dynamic() {
  std::unique_ptr<Base> p(new Derived);
}
test_dynamic<Child, Base>;  // only ~Base invoked when p destroyed
test_dynamic<VChild,VBase>; // ~VChild then ~VBase invoked as before.

至于vtable的问题，是否存在，如果存在，在哪里，是一个实现细节，你不用担心。

【讨论】：