为什么派生类中的虚函数也是虚函数？

Question

为什么一个虚函数在派生类中默认是虚的，甚至不可能在派生类中完全移除虚性，这有什么好的理由吗？

我希望这种行为的原因与我不希望默认情况下每个函数都是virtual的原因相同。编译器可能会生成牺牲性能的vtables。

基类应该有一个vtable（我想要多态性在那里），但派生类没有vtable（我不希望多态性在那里，为什么我要那样，只是因为它派生了一个具有多态性的类？）。

我想解决的问题是更好地理解虚函数。我只是没有得到这个设计决定，想知道是否有任何原因。

Answer 1

当一个方法被声明时，声明类根据该方法的性质来决定它是否是虚拟的。

当您重写这样的方法时，您的重写方法是执行完全相同操作的专用版本。您的重写方法无法决定它正在做一些无法专门化的事情，基类已经做出了决定。方法的性质由最初声明它的类（基类）决定。

Vtable是一个不应该影响这些的实现细节。

Answer 2

我想你对vtable的功能感到困惑。从B派生的类C的vtable基本上将函数说明符映射到类C的函数指针。所以如果你这么做

B* ptr = new C;
ptr->foo();

我们必须查看运行时，调用哪个函数。最后，我们需要一个指向C::foo的函数指针，因为B不可能知道它在哪里，因为它根本不知道C。因此，这里我们需要C的vtable来进行调用。现在你可以争辩说我们这里不需要B的vtable。但是ptr也可以指向B类型的Object，所以你需要Bvtable。

可以说，可以做这样的事情（当然，伪代码）：

virtual_call_to_foo(B* ptr) {
    if(ptr->is_actually_base_class) {
        ptr->B::foo(); // non-virtual call
    } else {
        ptr->vtable["foo"](); // indirect call
    }
}

但这并不比仅仅使用 B 的 vtable 更好，因为您已经在那里有了间接寻址。

此外，请注意，如果C::foo是最终，则通过指针对C的调用不会是虚拟的：

B* ptr = new C;
ptr->foo();  // virtual call
static_cast<C*>(ptr)->foo(); // non-virtual call, the compiler can inline this

Answer 3

特定类的vtable具有指向该特定类的虚函数的指针。基类的vtable不指向派生类覆盖的虚函数。可能有许多派生类，基类精确地知道它们中的零个，因此不可能有指向这些函数的指针。只有派生类的vtable可能有指向派生类函数的指针。

虚拟函数的要点是，如果将派生类的对象转换为基类指针/引用，则调用基类中声明的任何虚拟函数都必须为该对象调用该函数的最派生类版本。唯一的方法是如果该对象的vtable具有指向该函数的最派生类版本的指针。只有当该对象的vtable是派生类的vtable时，才会发生这种情况。

这就是vtable的工作原理。

如果派生类没有自己的vtable，它指向自己的重写成员函数而不是基类函数，那么虚拟分派就不能工作。

我不想要那里的多态性，我为什么要这样做，只是因为它派生出一个具有多态性的类？

但是你确实想要多态。你要求的。如果你从多态基类继承并覆盖它的虚函数之一，你声明了使用多态的意图。如果你不想要多态，你不会从多态基类继承。