实测C++虚函数与内存布局（完整源码）-编程知识

实测C++虚函数与内存布局（完整源码）

C++虚函数究竟是如何实现的？有虚函数的对象的内存结构是什么样的？写几行代码测试一下就很容易理解了。

一、测试代码

二、运行测试

三、分析结果

四、结论

一、测试代码

首先用VS2022建立一个C++控制台项目（或者随便什么C++项目，别的VS版本当然也没问题），添加下面的代码：

class A
{
public:long long a = 3;virtual void f1() {}virtual void f2() {}
};
class A2
{
public:long long a = 4;virtual void f1() {}virtual void f2() {}
};
class B :public A,public A2
{
public:long long b = 5;virtual void f1() {}virtual void f3() {}
};
void test()
{A a;A2 a2;B b;A* pA = &b;A2* pA2 = &b;int aa = sizeof(A);int bb = sizeof(B);b.b += 1;
}

解释一下代码：两个基类A和A2，各有两个虚函数和一个成员变量，成员变量有特定初值，方便确认内存数据。子类B，多继承自A和A2，同时有一个新增的虚函数。

二、运行测试

在main函数开始处调用test()函数，在test函数最后一句设置断点，然后调试执行，见下图：

图中下部是监视窗口，悬浮部分为内存窗口，在监视窗口选择一行，点右键，复制数据，贴到内存窗口，删掉多余部分，回车，即可显示指定的内存，拉伸内存窗口，使窗口刚好每行16个字节。

三、分析结果

鼠标移到变量aa和bb上面显示A的大小为16字节、B的大小为40字节，这是因为A包含一个虚表指针和一个成员（long long为8字节）,而B包含两个虚表指针（为什么是两个后面分析）和三个成员。

观察内存窗口的数据（从&a开始显示），第一行是变量A a，后面全cc的是debug版的填充行，方便检测内存越界的，第四行是变量A2 a2，这两个变量的结构都是8字节虚表指针和8字节数据，预设的特征值3、4下面画了红线，第七行开始是变量B b，先是一个A，再是一个A2，第九行开始是B增加的变量，预设值是5。

现在我们观察B的数据，第七行和第八行开始处分别是父对象A和A2的虚表指针，注意它们和独立定义的A和A2对象（第一行和第四行）的虚表指针完全不同，而第八行A2的虚表指针比第七行A的虚表指针大16，刚好是两个指针长度，这说明每种类型都有自己的虚表（为什么不是每个对象？后面解释），对象的父对象的虚表指针指向虚表的某个位置，对象的第一个虚表指针同时也是第一个父对象的虚表指针。

修改上面的代码，增加一个独立的A类型的变量，观察内存会发现两个独立的A对象的虚表指针相同，说明虚表是类型共同所有的，注意，是类型，而不是类型中包含的继承部分，示例代码中的A、A2和B是类型，B类型对象继承的A的虚表指针和独立A类型的虚表指针不相同（所以才能实现虚函数指针调用子类的虚函数实现）。