在C++中，多態（polymorphism）的意思是，用基類的指針或者引用，尋址出一個派生類對象。而虛函數（virtual member function）是多態的基礎，這也是面向對象編程迷人之處。現在剛好有時間，就寫一下自己對C++在單一繼承情況下如何實現虛函數的膚淺認識。
一旦一個類有一個虛函數，那麼一定會建立一個虛表（virtual table），虛表裡面有所有虛函數的地址。虛表是該類所有對象共享的，每個對象都有一個虛指針（vptr），指向虛表。虛指針的設定與重置，是由類的構造函數與析構函數以及復制運算符（copy assignment）自動完成的。
虛表是虛函數的基礎。表格有很多槽（slot），通常第一個槽位存放的是每一個類所關聯的類型信息（type_info object），用來支持運行時類型識別（RTTI）。
[cpp]
class Demo{
public:
Demo();
virtual ~Demo();
virtual void f1();
virtual void f2();
void f3();
static void f4();
private:
static int ival;
long lval;
};
class Demo{
public:
Demo();
virtual ~Demo();
virtual void f1();
virtual void f2();
void f3();
static void f4();
private:
static int ival;
long lval;
};
圖1 Demo類的對象內存布局
每個對象內部都會存儲非靜態成員變量以及虛指針，其它成員都會在對象外部存儲，這些不是這次要討論的內容。
在C++中，虛函數在編譯器間獲知，而且這些虛函數的地址是固定不變的，執行期不可能新增或者被替換。為了找到函數的地址，每一個虛函數都會有一個在虛表裡面的索引號。
如果繼承基類的過程中，派生類決定不改寫某個虛函數，那麼它就會繼承基類這個函數的實體（定義），此時，在這個派生類的虛表中存放的就是基類的該函數。否則，如果派生類重寫了基類的某個虛函數，那麼派生類的虛表中存放的就會是對此虛函數重新定義的實體。如下圖所示。
[cpp]
class Base{
public:
virtual void x();
virtual void y();
int ival;
};
//單一繼承
class Derived: public Base{
public:
void x();
virtual void z();
long lval;
};
class Base{
public:
virtual void x();
virtual void y();
int ival;
};
//單一繼承
class Derived: public Base{
public:
void x();
virtual void z();
long lval;
};
圖2 單一繼承情況下的虛表
特別要注意的是：
1）如果是繼承基類聲明的虛函數實體，那麼該函數實體就會被拷貝到派生類虛表相對應的槽位上。
2）如果是使用自己的函數實體，也就是改寫基類的虛函數，那麼也必須把這個函數實體地址放到相對應的槽位上。
3）如果是新增加一個虛函數，那麼虛表就會增加一個slot，並把新的虛函數實體放進這裡。
所以，假設對於上面的例子，我們有這樣的用法：
[cpp]
ptr->x();
ptr->x();我們不知道ptr是Base還是Dervied指針，也就無法由ptr取得該對象的虛表，但是，我知道每一個x()函數的地址都會放在#1槽位上，所以，編譯器會將該調用轉換成
[cpp]
(*ptr->vptr[1])(ptr);
(*ptr->vptr[1])(ptr);上面的表達式中，唯一需要在執行期才能知道的東西是，槽位1是哪個類虛表的，一旦知道了，那麼便可調用相應的函數體了。
就寫到這。
多重繼承與虛擬繼承下，虛函數的實現就沒那麼容易了。下次有空寫一下。
