C++中基类内部调用非虚成员函数为何不触发派生类重写版本？

你给出的原类定义如下：

class base
{
  public:
  virtual void start();
  virtual void stop();
  void doSomething() { start(); /* 中间逻辑 */ stop(); }
};

class derived : public base
{
  public:
   void start();
   void stop();
};

如果去掉start()和stop()的virtual关键字，动态调用失效的核心原因是函数调用的绑定时机差异：非虚函数采用编译期早绑定，虚函数采用运行期晚绑定，两者的底层寻址逻辑完全不同。

非虚函数的编译期绑定逻辑 #

编译器在编译base::doSomething的机器码时，仅能从当前编译单元可见的base类定义中获取成员函数信息，完全感知不到其他编译单元里定义的derived类的存在。
对于非虚成员函数，编译器会生成硬编码的调用指令：

• 直接把doSomething内部调用的start()、stop()的目标地址，固定为base::start和base::stop的编译期地址
• 这个地址在链接完成后就彻底固化，运行时不会做任何额外的寻址查找
  哪怕你调用doSomething的对象实际是derived类实例，执行到doSomething内部的函数调用时，也会直接跳转到硬编码的基类函数地址，不会匹配派生类的同名实现。

名字隐藏≠重写 #

这里要澄清一个常见误区：派生类定义的非虚同名函数，不属于重写（override），而是触发了C++的名字隐藏规则：

• 派生类的作用域会屏蔽基类的同名函数，该规则仅在派生类的作用域内生效
• 基类已经编译完成的doSomething代码，完全不受派生类名字隐藏规则的影响
  简单来说，基类代码编译时根本不知道derived的存在，自然不可能调用它的成员函数。

对比虚函数的运行时绑定逻辑 #

你提到的动态调用能力，本质是虚函数专属的间接寻址机制：

• 带virtual的函数会被编译器放入类的虚函数表（vtable），每个类实例会自动生成一个指向对应虚表的虚指针（vptr）
• 编译base::doSomething时，不会硬编码函数地址，而是生成从this->vptr查询虚表槽位的间接跳转指令
• 运行时如果this指向的是derived实例，会自动定位到derived的虚表，从而调用派生类重写的函数
  非虚函数完全没有这套查表逻辑，自然无法实现运行时的动态匹配。

伪汇编层面的直观差异 #

可以用简化的x64伪指令对比两种调用的生成结果：

• 非虚函数调用（doSomething内部生成的指令）：

  ; rcx寄存器存储传入的this指针
  call &base::start  ; 直接写死基类函数的固定地址
  ; 中间业务逻辑
  call &base::stop   ; 直接写死基类函数的固定地址
  

• 虚函数调用（doSomething内部生成的指令）：

  ; rcx寄存器存储传入的this指针
  mov rax, [rcx]     ; 从this指针开头取出vptr（即虚表的起始地址）
  call [rax + 0x0]   ; 从虚表偏移0的槽位取出start的地址并跳转
  call [rax + 0x8]   ; 从虚表偏移8的槽位取出stop的地址并跳转
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PascalFanboy420