Использование возможностей виртуальных функций

Эта программа тривиальна и действительно не очень хорошо демонстрирует возможности виртуальных функций (или, в более общем смысле, полиморфизма). Рассмотрим это изменение:

// add second derived class
class Derived2 : public Base {
public:
    void vf() { std::cout << "Derived2 vf()" << std::endl; }
};

// in main
int user_choice;
std::cin >> user_choice;
Base * ptr;
if (user_choice == 0)
    ptr = new Derived();
else
    ptr = new Derived2();
ptr->vf();

Здесь выбор класса зависит от пользовательского ввода — компилятор не может предсказать, на какой тип объекта ptr будет фактически указывать при вызове ptr->vf();.

В строке Base* bp = &d2 тип объекта известен во время компиляции. Тогда решение о том, какую функцию использовать в случае bp->vf();, также можно принять во время компиляции, верно?

Да.
Это часть оптимизации компилятора, которую смогут выполнить большинство современных интеллектуальных компиляторов.

Если компилятор может определить, какую функцию вызывать во время компиляции, он это сделает. Хотя это полностью зависит от компилятора, может ли он определить точную функцию для вызова во время компиляции или во время выполнения, виртуализм гарантирует вам поведение, которое вы хотите для своей программы.

Поскольку тип объекта известен во время самой компиляции, используются ли возможности виртуальных функций в этом примере программы?

Полностью зависит от компилятора. Большинство современных компиляторов смогут оценить вызов этой функции во время компиляции.

Ну... ДА и НЕТ на оба вопроса: это зависит от того, на каком уровне абстракции вы рассуждаете.

• С точки зрения языка, 1) является заблуждением. Тип для d2 известен, но когда придет адрес d2, который будет присвоен bp, произойдет преобразование из Derived* в Base*. С этого момента статический тип bp равен Base* (поскольку это его объявление), а динамический тип указывает на его Derived (поскольку это то, на что ссылается информация о типе во время выполнения, связанная с объектом). Начиная с них, каждая операция через bp предполагает тип Base* и требует перенаправления для каждой виртуальной функции.

• С точки зрения компилятора можно выполнить определенную оптимизацию, и поскольку во всей вашей функции ваш pb всегда указывает на Derived, виртуальное перенаправление можно фактически пропустить. Но это связано со структурой вашего конкретного примера, а не с особенностями языка.

In the line Base* bp = &d2, the object type is known at compile time. Then the decision of which function to use in the case of bp->vf(); can also be made at compile time right?

Нет, решение о том, какую функцию использовать, принимается динамически во время выполнения на основе типа объекта, а не типа указателя/ссылки на этот объект. Это называется динамической привязкой. Компилятор хранит скрытый указатель с именем virtual pointer или vptr, который указывает на таблицу, называемую виртуальной таблицей. Для каждого класса будет одна виртуальная таблица с хотя бы одной виртуальной функцией (независимо от того, сколько объектов создано для класса). Виртуальная таблица содержит адреса виртуальных функций класса.

Since the object type is known at compile time itself, is the power of virtual functions used in this sample program?

На самом деле объект, на который указывает, может быть неизвестен во время компиляции. Возьмем пример метода, который принимает указатель базового класса в качестве параметра, как показано ниже:

void draw(Shape *bp)
{
    bp->draw();
}

В этом случае фактическим объектом может быть любая форма, производная от Shape. Но нарисованная форма зависит от фактического типа передаваемого объекта.