Можно ли реализовать обход vtable для виртуальных функций?

Насколько я понимаю ваш вопрос, вы ищете способ реализовать полиморфизм с помощью указателя на функцию.

Что ж, это возможно, но чрезвычайно громоздко, подвержено ошибкам, но будет трудно превзойти сгенерированный вашим компилятором вызов виртуальных функций.

Как это сделать?

Идея состоит в том, чтобы использовать указатель функции. Чтобы реализовать полиморфы, он должен быть в базовом классе.

class B {                   // Base class
protected:
    void (B::*fptest)();    // Function pointer to member function
public:
    void mtest()            // Class specific mebmer function
    { cout << "Base test\n"; }  
    void itest()            // Polymorphic function
    { (this->*fptest)(); }        // implemented by calling the poitner to member function 
    B() : fptest(&B::mtest) { }   // Ctor must initialize the function pointer
    virtual ~B() {}        
};

class D : public B {         // Derived class 
public:
    void mtest()             // Class specific mebmer function
    { cout << "Derived test\n"; }
    D()                     // Ctor 
    { fptest = reinterpret_cast<void(B::*)()>(&D::mtest); }  // not sure it's this safe in case of multiple inheritance !!
};

Код для проверки этой конструкции:

B b; 
D d;
B *pb = &b, *pd = &d;
pb->itest(); 
pd->itest();

Это безопасно?

На это есть серьезные ограничения. Например:

• Вы должны убедиться, что каждый производный класс правильно инициализирует указатель на функцию.
• В случае множественного наследования указатель функции, приведенный к члену базового класса, может работать не так, как ожидалось.
• Перегрузка указателей невозможна. Поэтому вам понадобится другой указатель для каждой возможной подписи. Это может быть довольно странно.

Он более эффективен, чем поиск в vtable?

Нет: посмотрите на ассемблер, выполняемый для каждого полиморфного вызова itest():

; 41   :    pd->itest();  // cod for the call for a derived object
    mov ecx, DWORD PTR _pd$[ebp]        ; load the oject address
    call    ?itest@B@@QAEXXZ            ; call B::itest
; 16   :    void itest() { (this->*fptest)(); }
    push    ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 68                 ; 00000044H
    push    ebx
    push    esi
    push    edi
    mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx   ; use address of object as parameter
    mov eax, DWORD PTR _this$[ebp]   ; load the function pointer 
    mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp]   ;  "    "
    mov edx, DWORD PTR [eax+4]       ; call the function pointer 
    call    edx
    pop edi
    pop esi
    pop ebx
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret 0

Конечно, оптимизатор может встроить код, удалив часть push и pop, но общий принцип заключается в том, что будет сгенерирован код для косвенного обращения.

Разве поиск в vtable недостаточно эффективен?

Ну, поиск в vtable в основном загружает указатель функции из фиксированного смещения, рассчитанного компилятором. Ассемблерный код для вызова виртуальной функции test() будет выглядеть так:

 39   :     pd->test(); 
    mov eax, DWORD PTR _pd$[ebp]
    mov edx, DWORD PTR [eax]
    mov ecx, DWORD PTR _pd$[ebp]
    mov eax, DWORD PTR [edx]
    call    eax

Заключение

Поиск в vtable по крайней мере так же эффективен, как и вызов через указатель функции. Компилятор берет на себя всю инициализацию и самые сложные ситуации наследования. Лучше используйте мощные виртуальные функции вместо того, чтобы пытаться вручную превзойти свой компилятор.