Sind virtuelle Tabellen und Zeiger die einzige Möglichkeit, den virtuellen Funktionsversand in C zu implementieren?

Alternative Virtual Function Dispatch-Implementierungen: Jenseits virtueller Zeiger und Tabellen

Das Konzept virtueller Funktionsaufrufe in C ist ein Eckpfeiler der dynamischen Bindung. Ermöglichen, dass Objekte zur Laufzeit polymorphes Verhalten basierend auf ihrem tatsächlichen Typ aufrufen. Obwohl der virtuelle Zeiger- und virtuelle Tabellenmechanismus ein weit verbreiteter Ansatz zur Implementierung virtueller Funktionsaufrufe ist, ist er nicht die einzige Option. In diesem Artikel werden alternative Implementierungen untersucht und deren Annahmen in Frage gestellt.

F1: Alternative Implementierungen zu virtuellen Tabellen und Zeigern

Entgegen der landläufigen Meinung können Compiler tatsächlich den Versand virtueller Funktionen durch implementieren andere Methoden als virtuelle Tabellen und Zeiger. Ein solches Beispiel ist die Methode „In-Objekt-Zeiger“, bei der jedes Objekt einen direkten Zeiger auf seine virtuelle Funktionstabelle in seinem eigenen Speicher speichert. Dieser Ansatz kann die Effizienz für Objekte mit komplexen Vererbungsbäumen oder großen Arrays verbessern.

F2: Größe virtueller Funktionen und virtueller Zeiger

Die Behauptung, dass die Größe jeder Klasse Wenn auch nur eine einzelne virtuelle Funktion immer gleich der Größe eines Zeigers (des virtuellen Zeigers) ist, gilt dies möglicherweise nicht unbedingt für alle Compiler. Alternative Implementierungen, wie die oben erwähnte Methode „In-Objekt-Zeiger“, können virtuelle Funktionszeiger innerhalb des Objekts selbst zuweisen, was zu unterschiedlichen Wertgrößen führt.

Diskussion

Die Verwendung virtueller Zeiger und Tabellen für den Versand virtueller Funktionen unterliegt bestimmten Einschränkungen. Dies kann beispielsweise zu einer ausführlichen und ineffizienten Codegenerierung für Objekte mit komplizierten Vererbungsstrukturen führen. Darüber hinaus kann die Notwendigkeit, für jede Klasse separate virtuelle Tabellen zu verwalten, zu einem übermäßigen Speicherverbrauch führen.

Die Erforschung alternativer Implementierungen ermöglicht es uns, Lösungen vorzustellen, die diese Ineffizienzen beheben. Beispielsweise kann eine Zuordnungstabelle, die Objektadressen mit ihren entsprechenden Metadaten, wie z. B. virtuellen Funktionszeigern, verknüpft, potenziell den Speicheraufwand reduzieren und die Array-Leistung verbessern.

Während vtable-Zeiger die dominierende Implementierung in C-Compilern bleiben, Es ist wichtig, die Existenz alternativer Ansätze zu erkennen. Diese Alternativen können unterschiedliche Kompromisse in Bezug auf Effizienz, Speichernutzung und Komplexität bieten und Möglichkeiten für weitere Innovationen bei den Dispatch-Mechanismen virtueller Funktionen eröffnen.

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