基类指针为何能访问派生类的vptr成员变量？

先看你给出的代码示例：

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual void foo() {
        std::cout << "Base::foo()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void foo() override {
        std::cout << "Derived::foo()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();
    basePtr->foo();

    delete basePtr;
    return 0;
}

核心原因可以拆解成这几点：

• vptr是编译器隐式添加的隐藏成员：你代码里没声明vptr，它是编译器为支持多态，给所有带虚函数的类（包括基类和派生类）自动插入的隐藏成员。对于public继承的派生类对象，其内存布局开头是基类子对象，vptr就存放在这个基类子对象里。当创建Derived对象时，编译器会自动把基类子对象里的vptr指向Derived的vtable，而非Base的。
• 基类指针指向的是派生类对象的基类子对象起始地址：Base* basePtr = new Derived()执行后，basePtr的地址对应Derived对象中Base子对象的起始位置，这个位置里就存着指向Derived vtable的vptr——编译器生成代码时，知道只要是Base类型的指针（Base是多态类），指向的对象里一定有vptr，所以直接从该地址取vptr，不用管实际对象是Base还是Derived。
• 非虚成员函数和vptr的访问逻辑完全不同：非虚成员函数是编译期绑定的，编译器会严格按指针的静态类型（Base*）检查成员是否属于Base类，派生类的非虚成员不在Base定义里，所以编译报错。但vptr的访问是编译器处理虚函数调用时自动完成的运行期行为，不是你显式访问某个类成员，因此不受静态类型的编译期检查限制。

简单说：你以为basePtr在“访问Derived的vptr”，其实它只是在访问自己静态类型（Base）要求的那个隐藏vptr成员，而这个成员在派生类对象里被替换成了指向派生类vtable的版本而已。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者H Kumar