C++多态场景下编译器如何识别指针的实际类型？

问题解答 #

关于编译器是否能获知指针实际类型的问题 #

首先明确：编译器在编译阶段完全不知道Parent* p的实际指向类型，你所说的动态调用（调用子类重写的foo）也完全不需要编译器修改指针p的类型，这一能力由C的虚函数机制实现，依赖对象自身携带的运行时类型信息，和你传入的只有对象地址的前提完全不冲突。
主流C编译器的通用实现逻辑如下：

• 你提到的"重写"本身隐含了Parent::foo是虚函数的前提（C++中只有父类声明为virtual的成员函数才能被子类重写），只要Parent类定义了虚函数，所有Parent类及其派生类的实例内存头部都会隐含一个虚表指针，指向当前类对应的虚函数表，虚函数表中按顺序存储了当前类所有虚函数的实际入口地址。
• 运行p->foo()时，程序会直接从p指向的内存首地址取出虚表指针，再查询虚表中foo对应的函数地址完成调用。整个过程只需要访问对象自身的内存内容，不需要额外信息，也不需要修改p本身的类型。
  如果Parent::foo没有声明为virtual，就不存在子类重写的语义，只是子类定义了同名函数隐藏了父类实现，此时p->foo()的调用地址在编译期就会被固定为Parent::foo，不管p实际指向什么子类对象，都不会调用子类的实现。

关于两段代码的运行表现对比 #

你给出的两段代码唯一的区别是Child实例的存储位置：

// 第一段：Child实例在栈上
Child c;
Parent *p = &c;
p->foo();

// 第二段：Child实例在堆上
Parent *p = new Child();
p->foo();

两段代码的运行表现完全一致：

• 如果foo是虚函数，都会调用Child::foo
• 如果foo不是虚函数，都会调用Parent::foo
  不需要编译器做任何修改指针类型的操作，二者的多态表现没有任何区别。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yibo