C++ 物件記憶體佈局與多態實現深度探索（二）：虛函數表機制

當類別包含虛函數時，編譯器會為其產生虛函數表（vtable），並在每個物件開頭插入虛表指標（vptr），指向該類別的虛表。虛表實質為函數指標陣列，儲存虛函數的實際位址。

單一虛函數類別佈局

struct C040 { virtual void foo() {} };

物件大小 4 位元組（32 位元環境），內含一個 vptr。實測 vptr 指向位址 0x0045B440。

繼承與虛表共享

struct C050 : C040 {};

C050 同樣 4 位元組，擁有獨立虛表指標指向 0x0045B444。兩個 C040 物件的 vptr 均指向同一虛表 0x0045B440，驗證虛表屬於類別級別，全體物件共享。

虛函數覆寫與虛表差異

struct C043 { virtual void foo1() {} virtual void foo2() {} };
struct C071 : C043 { virtual void foo1() {} };

C043 與 C071 各有兩條目虛表。C071 覆寫 foo1，導致第一條目指向新函數位址（0x0041D811），第二條目 foo2 仍指向基底實作（0x0041DFE1），符合預期。

實驗驗證細節

透過自訂宏 PRINT_VTABLE_ITEM 印出物件位址、vptr 位址、虛表位址及虛表條目值，確認：

• 物件位址各異，vptr 位於物件起始
• 同類別物件共享虛表位址
• 覆寫函數對應虛表條目不同，未覆寫者相同

編譯器：VC7.1，結構對齊設為 1 位元組以利觀察。