Как это реализовано, зависит от компилятора и компоновщика. Но одна распространенная ситуация, когда вызовы виртуальных функций могут быть оптимизированы, это когда у вас есть экземпляр класса, созданный локально. Тогда вызовы функций могут выполняться непосредственно в этой области, поскольку тип класса полностью известен во время компиляции. Это можно сделать на уровне компилятора.
Кроме того, если компоновщик понимает, что реализация функции никогда не отменяется, тогда компоновщик может выполнить оптимизацию и заменить вызовы виртуальных функций прямыми вызовами функций в этом классе. В частности, если класс никогда не является производным, все вызовы функций-членов могут выполняться напрямую. Это как если бы компоновщик вставлял ключевое слово 'final' везде, где это возможно. (Компоновщик может не применять эту оптимизацию к экспортируемым классам и функциям, поскольку компоновщик не знает, переопределены ли функции в других библиотеках или исполняемых файлах.)