面试题：C++中虚函数实现带来的内存开销体现在哪方面

Question

在C++中，虚函数的实现会带来一定的内存开销，请简要阐述这些开销主要体现在哪些方面，并说明原因。

Answer 1

1. 虚函数表（VTable）开销
   • 原因：每个包含虚函数的类都有一个虚函数表。虚函数表是一个存储类的虚函数地址的数组。这意味着即使类的实例对象没有使用虚函数，这个虚函数表也会占据内存空间。例如，假设有一个基类Base包含虚函数，多个派生类Derived1、Derived2等继承自Base，每个类都会有自己的虚函数表（若虚函数重写情况不同）。这些虚函数表会占用一定的内存，特别是在程序中有大量包含虚函数的类时，内存开销会比较明显。
2. 虚函数表指针（VPtr）开销
   • 原因：每个包含虚函数的类的对象都有一个虚函数表指针。这个指针指向该类对应的虚函数表，用于在运行时动态确定要调用的虚函数。对于每个对象而言，都需要额外的空间来存储这个指针。以32位系统为例，指针通常占用4字节，64位系统则占用8字节。这使得每个对象的内存大小增加，尤其是当对象本身很小时，虚函数表指针带来的额外开销占比相对较大。例如，一个简单的只包含一个int成员变量（在32位系统占4字节）且有虚函数的类，对象实际占用内存会因为虚函数表指针而变为8字节（假设32位系统）。