背景

C++ 編譯器透過虛函數表（VTABLE）實現多態。在 C 中需手動裝配類似機制。

設計思路

• 基類顯式宣告 void** vtable 陣列保存函數指標，並有 int vt_size 指明長度。
• 基類定義的每個虛函數在表中位置、順序固定（約定）。
• 派生類必須填充基類虛函數表（可動態增長），未重寫處置 0。
• 基類函數實現中遍歷虛函數表，尋找繼承鏈中最後一個非 0 的函數指標並呼叫。

結構體定義

struct base {
    void **vtable;
    int vt_size;
    void (*func_1)(struct base *b);
    int (*func_2)(struct base *b, int x);
    void (*deletor)(struct base *b); // 虛析構函數
};

struct derived {
    struct base b;
    int i;
};

struct derived_2 {
    struct derived d;
    char *name;
};

虛函數表結構圖解

假設 derived 實現 3 個虛函數，derived_2 實現 2 個（func_2 未重寫），最終虛函數表長度 9。若為 derived 實例則長度 6。

關鍵機制

• 構造函數：每個類提供 new_xxx() 與 initialize_xxx()。new 配置記憶體並呼叫基類 initialize，再呼叫自身 initialize 修改虛函數表。
• 析構函數：基類 deletor 遍歷虛函數表從後往前呼叫，確保派生類至基類順序銷毀。
• 虛函數呼叫：透過基類指標呼叫 func_1 時，基類實現會查表找到 derived_2_func_1 並執行，行為與 C++ 一致。

基類必須實現所有虛函數，否則機制無法運轉。