C++代码虚表查询次数分析：this指针与虚函数调用的疑问

#include <iostream>

class Base {
public:
  virtual void Interface() = 0;
  virtual ~Base() {};

protected:
  int Identify() { return SubclassesMustImplement(); }

private:
  virtual int SubclassesMustImplement() = 0;
};

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

private:
  int SubclassesMustImplement() final { return 42; };
};

int main() {
  Derived d;
  Base* b = &d;
  b->Interface();
}

忽略编译器优化的前提下，这段代码会发生两次虚表查询，具体分析如下：

关于this指针的指向 #

this指针始终指向实际创建的Derived对象——Base* b = &d只是用基类指针引用派生类对象，对象本身的动态类型还是Derived，不存在“指向Base对象”的情况。

逐步骤拆解虚表查询 #

• 第一次查询：b->Interface()
Interface是虚函数，基类指针调用虚函数时必须通过虚表查询，找到Derived::Interface的函数地址，这是第一次虚表查询。

• 第二次查询：Base::Identify()中调用SubclassesMustImplement()

  1. Identify()是非虚函数，编译阶段就能确定调用Base::Identify()，这里不需要虚表查询。
  2. 但SubclassesMustImplement()是纯虚函数，尽管Derived中用final标记了重写版本，在忽略优化的情况下，标准要求虚函数调用必须通过虚表查询（final只是禁止进一步派生，不强制跳过虚表），因此这里会触发第二次虚表查询，找到Derived::SubclassesMustImplement()的地址。

优化场景补充 #

如果编译器开启了优化（比如-O2），第二次虚表查询可能被优化掉：因为final标记让编译器可以确定Derived是该函数的最终实现类，直接静态绑定到Derived::SubclassesMustImplement()，无需查询虚表。但题目要求忽略优化，所以按两次查询计算。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者segfault