Wie werden virtuelle Funktionen und VTables in C implementiert?

Enthüllung der Feinheiten virtueller Funktionen und VTables

Virtuelle Funktionen sind ein wichtiges Konzept in C, das die Implementierung von polymorphem Verhalten ermöglicht. Doch wie werden diese virtuellen Funktionen auf der Kernebene umgesetzt? Tauchen Sie in diesen Artikel ein, um die Feinheiten virtueller Funktionen und ihres unverzichtbaren Begleiters, der vtable, zu entschlüsseln.

Wie werden virtuelle Funktionen implementiert?

Wenn eine Klasse virtuelle Funktionen definiert, Für diese Klasse wird eine Vtable (virtuelle Methodentabelle) generiert. Diese Vtable speichert Zeiger auf die virtuellen Funktionen. Jedes Objekt der Klasse, das virtuelle Funktionen enthält, enthält einen vptr (virtuellen Zeiger), der auf die Basisadresse der vtable im Speicher zeigt.

Wenn eine virtuelle Funktion aufgerufen wird, wird die v-Tabelle verwendet, um die zu lokalisieren Funktionsadresse. Der vptr stellt die Basisadresse der vtable bereit und ermöglicht so eine dynamische Bindung während der Laufzeit.

Vtable-Manipulation und Zugänglichkeit

Kann die vtable zur Laufzeit geändert oder darauf zugegriffen werden? Die Antwort lautet im Allgemeinen „Nein“. Durch Speichermanipulation kann auf die Vtable zugegriffen werden, die Bestimmung der Funktionssignatur für den ordnungsgemäßen Aufruf bleibt jedoch eine Herausforderung.

Vtables und Objektinstanzen

Führen Sie alle Objekte aus, unabhängig davon, ob sie vorhanden sind virtuelle Funktionen haben, eine vtable haben? Die Spezifikation schreibt keine vtables vor, daher bestimmen Implementierungsdetails dieses Verhalten. Moderne Compiler erstellen normalerweise nur Vtables für Klassen mit mindestens einer virtuellen Funktion.

Abstrakte Klassen und rein virtuelle Funktionen

Abstrakte Klassen mit rein virtuellen Funktionen werden unterschiedlich gehandhabt . Die Sprachspezifikation legt nicht fest, wie rein virtuelle Funktionen in der vtable dargestellt werden, sondern überlässt es der Implementierung.

Ein Ansatz besteht darin, einen Slot in der vtable zuzuweisen, ihm aber keine Adresse zuzuweisen, was zu einem führt unvollständige vtable, die abgeleitete Klassen erfordert, um die Funktion zu implementieren und die vtable zu vervollständigen.

Auswirkungen virtueller Funktionen auf Leistung

Wirkt sich das Vorhandensein virtueller Funktionen auf die Leistung der gesamten Klasse aus? Der Mehraufwand ist hauptsächlich mit dem Aufruf virtueller Funktionen verbunden, nicht mit deren Definition. Der Zeittreffer entsteht nur, wenn die virtuelle Funktion tatsächlich aufgerufen wird. Der Platzbedarf stellt ein zusätzliches Problem dar, da jede Klasse eine Vtable benötigt.

Überschreiben virtueller Funktionen und Geschwindigkeit

Das Überschreiben einer virtuellen Funktion verbessert nicht unbedingt ihre Ausführungsgeschwindigkeit. Die abgeleitete Klasse erstellt möglicherweise eine eigene Vtable, was zu zusätzlichem Speicherplatzaufwand führt.

Weitere Ressourcen

Berücksichtigen Sie zur weiteren Erkundung die folgenden Ressourcen:

• http://www.codersource.net/published/view/325/virtual_functions_in.aspx (über Wayback Maschine)
• http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_table
• http://www.codesourcery.com/public/cxx-abi/abi.html#vtable

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie werden virtuelle Funktionen und VTables in C implementiert?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!