虛擬函數機制實現

Question

第一個： 我在某處讀到虛擬函數的機制是未定義的。即這意味着每個編譯器都可以以不同方式推進。但是，我發現的關於虛函數mechanisn的每一篇文章都談到了VTBL和VPTR。

是否還有其他的虛擬功能機制實現？你能舉一些例子嗎？

second： 不同語言的VTBL實現有什麼區別？

Answer 1

這可以幫助你：

Virtual method table: Comparison with alternatives

不同的編譯器供應商可能會選擇不同的方法......但最後的執行工作必須符合標準。這是本...

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1905.pdf（10.3節）

Answer 2

我會告訴你一個例子。

class B 
{ 
private: 
    int m_i; 
public: 
    void foo() { puts("B::foo"); } 
    virtual void bar() { puts("B::bar"); } 
}; 
class D : public B 
{ 
private: 
    int m_j; 
public: 
    virtual void bar() { puts("D::bar"); } 
    virtual void asdf() { puts("D::asdf"); } 
}; 

int main() 
{ 
    D d; 
    B *pb = &d; 
    pb->bar(); 
} 

大多數編譯器實現了代碼如下：

struct B; 
struct __vtbl_B_t 
{ 
    void (*bar)(B * const this); 
}; 
struct B 
{ 
    const __vtbl_B_t *__vptr; 
    int m_i; 
}; 
void B__foo(B * const this) { puts("B::foo"); } 
void B__bar(B * const this) { puts("B::bar"); } 

const __vtbl_B_t __vtbl_B = { B__bar }; 
void B__ctor(B * const this) 
{ 
    this->__vptr = &__vtbl_B; 
} 

struct D; 
struct __vtbl_D_t 
{ 
    __vtbl_B_t __base; 
    void (*asdf)(D * const this); 
}; 
struct D 
{ 
    B __base; 
    int m_j; 
}; 
void D__bar(D * const this) { puts("D::bar"); } 
void D__asdf(D * const this) { puts("D::asdf"); } 

__vtbl_D_t __vtbl_D = { { (void (*)(B * const))D__bar }, D__asdf }; 
void D__ctor(D * const this) 
{ 
    B__ctor((B * const)this); 
    this->__base.__vptr = (const __vtbl_B_t *)&__vtbl_D; 
} 

int main() 
{ 
    D d; 
    D__ctor(&d); 

    B *pb = (B *)&d; 

    (*pb->__vptr->bar)(pb); 
} 

輸出：

D::bar 

即使你的語言不是C++，編譯器的行爲是similiar。

Answer 3

一個受歡迎的選擇是inline caching，我認爲它來自於Smalltalk系統。

另一種選擇是每個多態方法都有一個類型表，而不是每個類型都有一個多態方法表（VMT）。它需要完整的程序分析，但可以實現高效的多重繼承。一些Eiffel編譯器使用這種方法（more here，尋找「如何有效地實現多重繼承？」）。

最後一個也提到了另一種方法，一個基於switch語句的方法（檢查C中的Eiffel〜switch）。 SmartEiffel使用它的變體，它根據類ID進行二進制搜索。它還需要進行全面的程序分析，但由於更好的指令緩存行爲，有時在當前系統上可能比VMT更有效。 （more here，查找「無虛擬函數表的高效動態分派」）。