C++：virtual function 怎么实现？
virtual function 能 inline 吗？
先弄清楚：每个概念是什么
- Virtual function 与 dynamic dispatch
- 通过 base 的 pointer 或 reference 调用时，执行的是 object 真实类型（dynamic type）的版本，而不是 pointer 声明的类型。例：
Base* b = new Derived; b->f();调的是Derived::f。 - vtable 与 vptr
- 标准没规定怎么实现，主流 ABI 的做法是每个 polymorphic class 一张函数指针表（vtable），同类 object 共用，每个 object 开头藏一个指向它的指针（vptr）。virtual call = 读 vptr → 查表 → indirect call。例：x86-64 上
struct { int x; virtual void f(); }的 sizeof 是 16（8 字节 vptr + int + padding），去掉 virtual 是 4。 - inline
- 原意是建议编译器把函数体展开，现在的语义是允许多个 translation unit 里各有一份相同的定义，所以 header 里定义的函数要加。class 内定义的 member function 自动 inline。展不展开由编译器决定。
- Devirtualization
- 编译器能确定 dynamic type 时，把 virtual call 换成直接调用，于是也能 inline。常见情况是直接对 object 调用、
final、qualified call。 - Virtual destructor 与 pure virtual
- 通过 base pointer
delete一个 derived object，base 的 destructor 不是 virtual 就是 undefined behavior。virtual void f() = 0;是 pure virtual，带它的 class 是 abstract class，不能直接创建 object。
看图：b->f() 怎么查 vtable
b->f() 怎么经过 vptr 找到 Derived::f。Derived override 过的格（蓝色）换成了 Derived 的函数。橙红色实线是代码里 g1 的两条指令，先读 vptr，再取第 0 格 indirect jump。橙红色虚线是 delete b，同样经过 vptr 取到 ~Derived。30 秒回答
A virtual call is dispatched on the object's dynamic type. Typical implementations give each polymorphic class a vtable of function pointers and put a vptr in every object, so a call through a base pointer loads the vptr, loads the slot and makes an indirect call. The main cost is that such a call usually can't be inlined. Today inline mainly means the function may be defined in several translation units; actual inlining is the compiler's choice. A virtual function can be inline, but it's only expanded when the compiler knows the dynamic type: a call on an object, a final class, or a qualified call. A polymorphic base needs a virtual destructor.
代码：什么时候能 devirtualize
struct Base {
virtual int f() { return 1; } // 类内定义 → 隐式 inline
virtual ~Base() = default; // 会被继承：destructor 要 virtual
};
struct Derived final : Base {
int f() override { return 2; }
};
int g1(Base* b) { return b->f(); } // 类型未知
int g2() { Derived d; return d.f(); } // 类型已知
int g3(Derived* d) { return d->f(); } // final
int g4(Base* b) { return b->Base::f(); } // qualified call
// gcc / clang -O2：
// g1: mov rax, QWORD PTR [rdi] ; 读 vptr（在 object 开头）
// jmp [QWORD PTR [rax]] ; 取 vtable 第 0 格，indirect jump
// g2、g3 → mov eax, 2；g4 → mov eax, 1（直接 inline）必答点
- 按 dynamic type 调用；实现上 vtable 按 class 共用，每个 object 存一个 vptr
- 代价：两次 load + indirect call，最主要的是挡住了 inline；object 多一个 pointer
inline的真正语义：允许多个 translation unit 重复定义；展不展开由编译器决定- virtual 可以 inline，但只有 devirtualize（已知类型、
final、qualified call）后才会展开 - polymorphic base 要 virtual destructor，否则通过 base pointer
delete是 UB；不让外部 delete 时用 protected non-virtual
追问
在 constructor / destructor 里调 virtual function 会调到谁？
调的是正在构造或析构的那个 class 自己的版本，因为这时 derived 部分还没构造或已经析构。这时 virtual call 一个 pure virtual function 是 UB。
constructor 能是 virtual 吗？
不能。分派要靠已经建好的 object 的 dynamic type，构造之前还没有。
virtual function 的默认参数按哪个类型取？
按 static type，编译期就替换好了。Base 写 f(int x = 1)、Derived 写 f(int x = 2)，通过 Base* 调 f() 执行的是 Derived::f，但 x = 1。
来源cppreference: virtual function specifier（Explanation、In detail、Virtual destructor、During construction and destruction）· cppreference: inline specifier（Explanation）· cppreference: abstract class · cppreference: constructors · Itanium C++ ABI §1.1（virtual table 定义）、§2.4（vptr 在 offset 0）、§2.5（Virtual Table Layout）