成员函数指针的工作原理是什么？含普通与虚成员函数场景分析

你说的完全对——普通函数指针就是直接存目标函数的起始内存地址，调用的时候跳过去就行，简单直接。但成员函数指针的情况可就复杂多了，毕竟它得同时搞定普通成员函数和虚函数两种完全不同的调用逻辑，具体存啥得看它指向的是哪种函数：

1. 指向普通非虚成员函数的指针 #

其实编译器处理普通非虚成员函数时，暗地里把它改成了带隐式this指针作为第一个参数的普通函数。那对应的成员函数指针里存的东西，就是这个“被改造后的普通函数”的起始地址，再加上一点点额外信息：这个函数属于哪个类（用来做类型安全检查，比如防止你把Derived类的成员函数指针乱赋值给Base类的指针，除非是合法的继承关系）。

说白了，它存的就是俩核心内容：

• 目标函数的实际内存地址
• 所属类的类型标识（用来确保类型合法）

2. 指向虚函数的成员函数指针 #

虚函数就不一样了，因为虚函数的实际调用地址是运行时通过对象的虚表（vtable）找的，编译期根本不知道具体要调用哪个（比如子类重写了的话，调用的就是子类的版本）。所以这种成员函数指针存的不是直接的函数地址，而是虚表中的偏移量——意思就是：调用的时候，先找到当前对象的vptr（虚表指针），然后根据这个偏移量去vtable里找对应的函数地址，再结合this指针执行。

不少编译器还会在成员函数指针里加个标记位，用来区分它是指向普通成员函数还是虚函数，这样调用的时候就能走不同的逻辑：

• 如果是普通成员函数：直接用存的地址+this指针调用就行
• 如果是虚函数：先取对象的vptr找vtable，用偏移量定位函数地址，再调用

给你整个直观的例子 #

假设我们有这么个类结构：

class Base {
public:
    void non_virtual_func() {}
    virtual void virtual_func() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void virtual_func() override {}
};

• 当你拿&Base::non_virtual_func的时候，这个指针里存的就是non_virtual_func的实际地址，再加上Base类的类型信息
• 当你拿&Base::virtual_func的时候，这个指针里存的是Base类vtable中virtual_func的偏移量，还有个标记说这是虚函数调用

调用逻辑也不一样：

• 非虚成员函数指针：obj.*func_ptr() 其实就相当于调用 non_virtual_func(&obj)
• 虚成员函数指针：obj.*func_ptr() 是先取obj的vptr，按偏移量找函数地址，再调用func_addr(&obj)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者doron