1、虛函式表

虛函式表是C++實作多型的基礎，多型是面向物件的三大特性之一，多型有利于提高代碼的可讀性，便于后期代碼的擴展和維護，我們都知道多型的實作是基于虛函式表，那么虛函式表是什么時候創建的呢？虛函式表是怎么實作多型的功能的呢？

首先應該明確多型也稱為動態多型，他是在程式運行時候確定函式地址的，也就是程式在運行時，如果類成員函式加了virtual關鍵字，就會建立一個虛函式指標（vfptr）指標指向一個虛函式表，這個虛函式表就保存了虛函式的地址，子類繼承父類也自然繼承了虛函式指標，當子類重寫父類的虛函式時，虛函式指標所指向的虛函式表中的虛函式地址就會被覆寫，替換成子類的虛函式地址，也就是通過父類的虛函式指標找到了子類的虛函式地址，進而執行這個函式，下面我們通過代碼進行詳細說明：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    void func(){
        cout << "Base func" << endl;
    }
};

class Son: public Base{
    void func(){
        cout << "Son func" << endl;
    }
};

void test(Base& base) {
    base.func();
}
int main () {
    Son son;

    cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl;
    cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl;   
    test(son);
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

因為函式成員不占用類的大小，所以對Base類和Son類輸出大小，都是一個位元組，這一個位元組是為了可以實體化類，通過參考基類參考派生類，呼叫func函式，函式呼叫了基類的func，那么如果我們加上virtual關鍵字后，就不是這種情況了，

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    virtual void func(){
        cout << "Base func" << endl;
    }
};

class Son: public Base{
    void func(){
        cout << "Son func" << endl;
    }
};


void test(Base& base) {
    base.func();
}
int main () {
    Son son;

    cout << "sizeof(Base) = " << sizeof(Base) << endl;
    cout << "sizeof(Son)  = " << sizeof(Son) << endl;   
    test(son);
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

可以看到加了virtual關鍵字后，父類和子類的大小都變成了四位元組，這是因為生成了虛函式指標，指標指向虛函式表，虛函式表存盤了虛函式地址，繼承了父類的子類重寫了虛函式，虛函式表中的函式地址被替換，再次呼叫虛函式就是呼叫了子類的函式func，

2、虛析構

虛析構主要是為了解決子類中有屬性開辟到堆區，父類指標呼叫函式時，無法呼叫到子類的析構代碼，導致子類堆區記憶體無法釋放，

首先我們看一下子類堆區記憶體開辟，通過父類指標來呼叫函式，捕捉他們的建構式和解構式看下運行結果：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    Base(){
        cout << "Base 的建構式呼叫" << endl;
    }

    ~Base(){
        cout << "Base 的解構式呼叫" << endl;
    }
    virtual void func(){
        cout << "Base func" << endl;
    }
};

class Son: public Base{
public:
    Son(int val):m_val(new int (val)) {
        cout << "Son 的建構式呼叫" << endl;
    }

    ~Son(){
        cout << "Son 的解構式呼叫" << endl;
        if (m_val != NULL) {
            
            delete m_val;
            cout << "Son 解構式的堆記憶體釋放" << endl;
            m_val = NULL;
        }
    }
    void func(){
        cout << "Son func" << endl;
    }

    void funcTest(){
        cout << "funcTest 函式呼叫" << endl;
    }

    int* m_val = NULL;
};


void test() {
   
    Base *base = new Son(10);
    base->func();
    //base->funcTest(); //無法呼叫，因為虛函式表中不能找到這個函式的地址
    delete base;
    base = NULL;
}


int main () {
    test();    
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

可以明確，通過父類指標來呼叫函式的時候，無法呼叫Son類的解構式，在Son類在堆區上申請的記憶體就無法釋放，造成記憶體泄漏，Son類的解構式不能呼叫的主要原因就是在虛函式表中找不到Son的解構式地址，解決辦法就是把Base類的寫成虛解構式或者純虛解構式，下面給出Base類為純虛解構式的代碼和運行結果：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    Base(){
        cout << "Base 的建構式呼叫" << endl;
    }
    virtual ~Base() = 0;

    virtual void func(){
        cout << "Base func" << endl;
    }
};
    Base :: ~Base(){
        cout << "Base 的解構式呼叫" << endl;
    }

class Son: public Base{
public:
    Son(int val):m_val(new int (val)) {
        cout << "Son 的建構式呼叫" << endl;
    }

    ~Son(){
        cout << "Son 的解構式呼叫" << endl;
        if (m_val != NULL) {
            
            delete m_val;
            cout << "Son 解構式的堆內存釋放" << endl;
            m_val = NULL;
        }
    }
    void func(){
        cout << "Son func" << endl;
    }

    void funcTest(){
        cout << "funcTest 函式呼叫" << endl;
    }

    int* m_val = NULL;
};


void test() {
   
    Base *base = new Son(10);
    base->func();
    //base->funcTest(); //無法呼叫，因為虛函式表中不能找到這個函式的地址
    delete base;
    base = NULL;
}


int main () {
    test();    
    system("pause");
    return 0;

}

代碼運行結果為：

可以看到只要把Base類的解構式寫成虛解構式或純虛解構式，通過父類指標呼叫函式，子類的析構代碼會被呼叫，子類堆區記憶體得到釋放，

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標籤：C++

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C++的虛函式表和虛析構

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