深入理解C++ 虚函数表

Posted 2021-12-06 mered1th

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解C++ 虚函数表相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

深入理解C++ 虚函数表

深入理解C++ 虚函数表

? C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。

? 这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。所谓泛型技术，说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如：模板技术，RTTI技术，虚函数技术，要么是试图做到在编译时决议，要么试图做到运行时决议。

本文将详细介绍虚函数表的实现及其内存布局。

虚函数表

虚函数表是指在每个包含虚函数的类中都存在着一个函数地址的数组。当我们用父类的指针来操作一个子类的时候，这张虚函数表指明了实际所应该调用的函数。

C++的编译器保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置，这样通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。

按照上面的说法，来看一个实际的例子：

#include <iostream>

using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void f() { cout << "f()" << endl; }
    virtual void g() { cout << "g()" << endl; }
    virtual void h() { cout << "h()" << endl; }
};

int main()
{
    Base t;
    (     ((void(*)())*((int*)(*((int*)&t)) + 0))   )     ();
    (     ((void(*)())*((int*)(*((int*)&t)) + 1))   )     ();
    (     ((void(*)())*((int*)(*((int*)&t)) + 2))   )     ();
    return 0;
}

经过VS2017，x86测试：

技术图片

我们成功地通过实例对象的地址，得到了对象所有的类函数。

技术图片

main定义Base类对象t，把&b转成int *，取得虚函数表的地址vtptr就是：(int*)(&t)，然后再解引用并强转成int *得到第一个虚函数的地址，也就是Base::f()即(int*)(*((int*)&t))，那么，第二个虚函数g()的地址就是(int*)(*((int*)&t)) + 1，依次类推。