C++的多态性主要通过虚函数表（vtable）和虚表指针（vptr）实现，以下是其核心原理的详细分步解释：
虚函数表（vtable）
- 定义：每个包含虚函数的类（或继承自含虚函数的类）在编译时都会生成一个虚函数表。该表是一个静态数组，存储类中所有虚函数的地址。
- 结构：虚表中的条目按虚函数声明顺序排列。派生类若重写虚函数，则对应条目更新为派生类函数地址；未重写的条目保留基类函数地址。
虚表指针（vptr）
- 存储位置：每个对象实例的内存起始位置存放一个指向该类虚表的指针（vptr）。该指针在对象构造时初始化。
- 构造过程：对象构造时，先调用基类构造函数，此时vptr指向基类虚表；随后派生类构造函数将vptr调整为指向自身的虚表，确保后续操作使用正确的虚函数地址。
动态绑定机制
- 调用过程：当通过基类指针或引用调用虚函数时，编译器生成代码通过对象的vptr找到虚表，再根据函数在表中的偏移量定位具体函数地址，实现运行时决议。
- 性能开销：相比静态绑定，虚函数调用需两次内存访问（取vptr、取函数地址），且通常无法内联，但确保了灵活性。
继承场景下的多态
- 单继承：派生类虚表继承基类虚表结构，重写函数替换对应条目，新增虚函数追加到表末尾。
- 多继承：派生类可能包含多个vptr（每个基类对应一个），通过调整this指针（thunk技术）解决不同基类子对象地址差异问题。每个基类的虚表独立处理对应的函数调用。
虚析构函数
- 必要性：若基类析构函数非虚，通过基类指针删除派生类对象会导致未定义行为（仅基类部分被销毁）。虚析构函数确保析构时vptr正确指向当前类的虚表，触发完整的派生类析构链。
构造与析构顺序中的vptr
- 构造阶段：vptr在构造函数执行期间逐步更新。因此在构造函数内调用虚函数可能不会触发多态（取决于当前vptr状态）。
- 析构阶段：析构时vptr会被重置为当前类的虚表，确保析构体内调用虚函数时使用当前类的实现，避免访问已销毁的派生类成员。
RTTI（运行时类型识别）
- 关联性：虚表通常关联type_info对象，支持dynamic_cast和typeid操作。每个虚表包含指向对应type_info的指针，实现运行时类型查询。
总结：C++多态的核心在于通过vptr在运行时动态查找vtable中的函数地址，实现函数调用的动态绑定。这种机制在单继承、多继承及虚继承中各有调整，结合构造/析构顺序管理vptr，确保了对象行为的正确性。理解这一原理有助于编写高效、安全的面向对象代码，并合理权衡多态带来的灵活性与性能开销。