C/C++杂记：深入虚表结构

Posted 2020-07-23 Malecrab

1. 虚表与“虚函数表”

在“C/C++杂记：虚函数的实现的基本原理”一文中曾提到“虚函数表”的概念，只是为了便于理解，事实是：虚函数表并不真的独立存在，它只是虚表（virtual table）中的一部分内容。例：

从图中可已看出，虚表除了包含虚函数指针，还包含其它一些信息（如：RTTI信息、偏移值等）。

顺便介绍一下gcc的-fdump-class-hierarchy选项，它可以用于输出C++程序的虚表结构（在当前目录下生成一个.class文件），例：

2. 虚表结构

一个虚表包含以下几个部分：

其中：

• 橙色线框中的内容仅限于虚拟继承的情形（若无虚拟继承，则无此内容），虚拟继承的讨论已超过了本文的范围，暂且忽略。
• “offset to top”是指到对象起始地址的偏移值，只有多重继承的情形才有可能不为0，单继承或无继承的情形都为0。
• “RTTI information”是一个对象指针，它用于唯一地标识该类型。（注：本系列博文后续会有详细讨论。）
• “virtual function pointers”也就是我们之前理解的虚函数表，其中存放着虚函数指针列表。

前一节的示例是单继承的示例，下面列出了一个多继承的示例：

从中可以看到：D的虚表中包含两个虚表结构，第一个也称之为“主虚表”（primary virtual table），另一个虚表又称之为“次虚表”（secondary virtual table）。

简单地概括一下：一个含有虚函数（无论是其本身的，还是继承而来的）的类，可以有一个主虚表和多个次虚表，主虚表和次虚表构成一个虚表组（virtual table group）。

3. 参考

Itanium C++ ABI