zz C++ 虚函数表解析
前言
C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员 函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。所谓泛型技术，说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如：模板技术，RTTI技术，虚函数技术，要么是试图做到在编译时决议，要么试图做到运行时决议。
关于虚函数的使用方法，我在这里不做过多的阐述。大家可以看看相关的C++的书籍。在这篇文章中，我只想从虚函数的实现机制上面为大家 一个清晰的剖析。
当然，相同的文章在网上也出现过一些了，但我总感觉这些文章不是很容易阅读，大段大段的代码，没有图片，没有详细的说明，没有比较，没有举一反三。不利于学习和阅读，所以这是我想写下这篇文章的原因。也希望大家多给我提意见。
言归正传，让我们一起进入虚函数的世界。
读《C++对象模型》- 执行期语意学
一、对象的构造和解构
一般而言，constructor和destructor的安插都如下：
//C++伪码
{
Point point;
// point.Point::Point() //一般会被安插在这里
...
// point.Point::~Point() //一般会被安插在这里
}
如果一个作用域或函数中有一个以上的离开点，情况会稍微混乱一些。Destructor必须被放在每一个离开点之前，例如：
{
Point point;
// constructor 在这里
switch( int (point.x()) ) {
case -1:
//...
// destructor在这里
return;
case 0:
//...
//destructor在这里
return;
case 1:
//...
//destructor在这里
return;
default:
//...
//destructor在这里
return;
}
//destructor在这里
}
读《C++对象模型》- 构造、解构、拷贝语意学
constructor可能内带大量的隐藏码，因为编译器会扩充每一个constructor，扩充程度视class的继承体系而定。一般而言编译器所做的扩充操作大约如下：
- 记录在member initialization list中的data members初始化操作会被放进constructor的函数本身，并以members的声明顺序为顺序。
- 如果有一个member并没有出现在member initialization之中，但它有一个default constructor，那么该default constructor必须被调用。
- 在2之前，如果class object有virtual table pointer(s)，它（们）被设定初值，指向适当的virtual table(s)。
- 在3之前，所有上一层的base class constructors必须被调用，以base class的声明顺序为顺序：
- 如果base class被列于member initialization list中，那么任何明确指定的参数都应该传递过去。
- 如果base class没有被列于member initialization list中，而它有default constructor，那么就调用之。
- 如果base class是多重继承下的第二或后继的base class，那么this指针必须有所调整。
- 在4之前，所有virtual base class constructors必须被调用，从左到右，从最深到最浅：
- 如果class被列于member initialization list中，那么如果有任何明确指定的参数，都应该传递过去。若没有列于list之中，而class中一个default constructor，也应该调用之。
- 此外，class中的每一个virtual base class subobject的偏移量(offset)必须在执行期可被存取。
- 如果class object是最底层的(most-derived)的class，其constructors可能被调用；某些用以支持这个行为的机制必须被放进来。
读《C++对象模型》- Function语意学
一、成员函数的调用方式
1.Nonstatic member functions
C++的设计准则之一就是：nonstatic member function 至少必须和一般的nonmember function有相同的效率。而实际上，编译器内部会将“member函数实体”转换为对等的“nonmember函数实体”。其转化步骤大致如下：
- 改写函数的signature（函数名称+参数数目+参数类型）以安插一个额外的参数到member function中，用以提供一个存取管道，使class object得以调用该函数。该额外参数被称为this指针。
- 将每一个“对nonstatic data member”的存取操作“改为经由this指针来存取”。
- 对member function重新写成一个外部函数。对函数名称进行“mangling”处理，使它在程序中成为独一无二的语汇（比如将参数 类型和返回值类型也编码进来）。
读《C++对象模型》- Data语意学
一、Data Member的存取
static data members，会被编译器提出于class之外，并被视为一个global变量（但只在class生命范围之内可见）。每一个member的存取许可（private, protected, public），以及与class的关联，并不会导致任何空间上或执行时间上的额外负担——不论是在个别的class objects或是在static data member本身。每一个static data member只有一个实体，存放在程序的data segment之中。
nonstatic data members直接存放在每一个class object之中。每一个nonstatic data member的偏移量（offset）在编译时期即可获知，甚至如果member属于一个base class subobject（派生自单一或多重继承串链）也是一样。因此，存取一个nonstatic data member，其效率和存取一个C struct member或一个nonderived class的member是一样的。
但是使用继承和指针还是会带一些差异的，如下代码：
// Point3d是一个derived class 其定义就忽略哈 Point3d origin, *pt = &origin; origin.x = 0.0; pt->x = 0.0
从上面代码中，“从origin存取”和“从pt存取”有什么重大的差异？答案是“当Point3d是一个derived class，而在其继承结构中有一个virtual base class，并且被存取的member（如上例中的x）是一个从该virtual base class继承而来的member时，就会有重大的差异“。这时候不能够说pt必然指向哪一种class type（因此也就不知道编译时期这个member真正的offset位置），所以这个存取操作必然延迟至执行期，经由一个额外的间接导引，才能够解决。但如果使用origin，就不会有这个问题，其类型无疑是Point3d Class，而即使它继承自virtual base class，members的offset位置也在编译时期就固定了。
