class A {
public:
virtual void vfunc1();
virtual void vfunc2();
void func1();
void func2();
private:
int m_data1, m_data2;
};
class B : public A {
public:
virtual void vfunc1();
void func1();
private:
int m_data3;
};
class C: public B {
public:
virtual void vfunc2();
void func2();
private:
int m_data1, m_data4;
};
假設我們定義一個類B的對象。由於bObject是類B的一個對象，故bObject包含一個虛表指針，指向類B的虛表。
int main()
{
B bObject;
}
- 現在，我們聲明一個類A的指針p來指向對象bObject。雖然p是基類的指針只能指向基類的部分，但是虛表指針亦屬於基類部分，所以p可以訪問到對象bObject的虛表指針。bObject的虛表指針指向類B的虛表，所以p可以訪問到B vtbl。如圖3所示。
int main()
{
B bObject;
A *p = & bObject;
}
- 當我們使用p來調用vfunc1()函數時，會發生什麼現象？
int main()
{
B bObject;
A *p = & bObject;
p->vfunc1();
}
程序在執行p->vfunc1()時，會發現p是個指針，且調用的函數是虛函數，接下來便會進行以下的步驟。
首先，根據虛表指針p->__vptr來訪問對象bObject對應的虛表。雖然指針p是基類A*類型，但是*__vptr也是基類的一部分，所以可以通過p->__vptr可以訪問到對象對應的虛表。
然後，在虛表中查找所調用的函數對應的條目。由於虛表在編譯階段就可以構造出來了，所以可以根據所調用的函數定位到虛表中的對應條目。對於 p->vfunc1()的調用，B vtbl的第一項即是vfunc1對應的條目。
最後，根據虛表中找到的函數指針，調用函數。從圖3可以看到，B vtbl的第一項指向B::vfunc1()，所以 p->vfunc1()實質會調用B::vfunc1()函數。
如果p指向類A的對象，情況又是怎麼樣？
int main()
{
A aObject;
A *p = &aObject;
p->vfunc1();
}
當aObject在創建時，它的虛表指針__vptr已設置爲指向A vtbl，這樣p->__vptr就指向A vtbl。vfunc1在A vtbl對應在條目指向了A::vfunc1()函數，所以 p->vfunc1()實質會調用A::vfunc1()函數。
可以把以上三個調用函數的步驟用以下表達式來表示：
(*(p->__vptr)[n])(p)
可以看到，通過使用這些虛函數表，即使使用的是基類的指針來調用函數，也可以達到正確調用運行中實際對象的虛函數。
我們把經過虛表調用虛函數的過程稱爲動態綁定，其表現出來的現象稱爲運行時多態。動態綁定區別於傳統的函數調用，傳統的函數調用我們稱之爲靜態綁定，即函數的調用在編譯階段就可以確定下來了。
那麼，什麼時候會執行函數的動態綁定？這需要符合以下三個條件。
- 通過指針來調用函數
- 指針upcast向上轉型（繼承類向基類的轉換稱爲upcast，關於什麼是upcast，可以參考本文的參考資料）
- 調用的是虛函數
如果一個函數調用符合以上三個條件，編譯器就會把該函數調用編譯成動態綁定，其函數的調用過程走的是上述通過虛表的機制。
五、總結
封裝，繼承，多態是面向對象設計的三個特徵，而多態可以說是面向對象設計的關鍵。C++通過虛函數表，實現了虛函數與對象的動態綁定，從而構建了C++面向對象程序設計的基石。