ATL中宏定义offsetofclass的分析

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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ATL中宏定义offsetofclass的分析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

近日学习ATL,通过对宏定义offsetofclass的解惑过程。顺便分析下虚函数表,以及通过虚函数表调用函数的问题。


解开ATL中宏定义offsetofclass的疑惑
#define _ATL_PACKING  8  
#define offsetofclass(base, derived) ((unsigned long)(static_cast <base*>((derived*)_ATL_PACKING))-_ATL_PACKING)
分析例如以下:(base 基类 , derived 子类)           
  • (derived*) 8 就是把指针指向地址8。这样就不用自己新创建类的对象。

  • 此后又static_cast <base*>,将指针转为基类指针。这个过程,指针的值实际发生了变化。假设有偏移,那么此时已经指到新的地址,比方12或16(32位系统指针为4字节)
  • 12减去8 就是最后得到的偏移量4
  • 能够看出。_ATL_PACKING 实际上能够是随意非0值,它仅仅是一个地址值,仅仅要不是0,正负均可。
由此得出 offsetofclass 用来计算基类(base)指针在子类(derived)对象中的偏移量。也能够理解为基类虚函数表在子类对象中的偏移量。

由于虚函数表指针就在全部对象的开头位置。此时大家多有疑问,为什么不通过类对象来计算?有一个问题,假设子类是个虚类。它根本就不能创建类对象,所以就没法计算。这种方法攻克了虚类的问题。它仅仅是用了下这个地址,并没有改动数据。(这样随意指向内存地址,不知道有何风险?)


如有两个基类。就有两个虚函数表指针。
class Derived:  public Base1 ,public Base2
offsetofclass(Base1,Derived)  计算出 Base1 Derived的实例对象中偏移0 字节
offsetofclass(Base2,Derived)  计算出 Base2Derived的实例对象中偏移4 字节

通过偏移来指定基类在子类对象中的地址
Derived d;
Derived *pD= &d; // pD地址0x0018fe98   
Base2 * pB2 = pD; //传递给pB2。地址为0x0018fe9c,偏移了4个字节 
pB2 =   (Base2*)(( int)(&d) + 4); // 通过偏移也能够得到Base2 

pB2 和pD地址并不同样。而指针推断却相等。
if(pD == pB)
{
     // 两个指针的比較
     //  pD地址0x0018fe98,pB地址0x0018fe9c
   // 为什么还是相等呢,pD,pB指向的类型不同,pD先转换成基类pB类型。再进行比較。
 }

例如以下图:
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3 通过虚函数表来调用父类或子类中成员函数
虚函数表。几个基类分支,就有几个虚函数表指针
class Derived: public Base1,public Base2
所以Derived有两个虚函数表指针
例如以下图:
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Derived覆盖了基类的同样虚函数。自己的虚函数放在第一个表中。
清楚了虚函数表。就能够通过地址来调用函数了.

    typedef void (*Fun)( void); //函数指针
    Derived d;
    int **pVtab = (int **)&d;
    Fun pFun = (Fun)pVtab[0][0]; //等同于 调用 Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&b + 0) + 0);
    pFun();
    以此类推,调用pVtab[0][1],pVtab[0][2],pVtab[1][0]。pVtab[1][1]

输出例如以下图:
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4 例如以下为所有代码部分
// 測试分3次进行。进行測试1时,请凝视掉其它部分,以此类推。

#include <iostream>
using namespace std;

#define _ATL_PACKING  8  // 尝试改动下 非0 就可以
#define offsetofclass(base, derived) ((unsigned long)(static_cast <base*>((derived*)_ATL_PACKING))-_ATL_PACKING)

typedef void (*Fun)( void);

class Base1
{
public:
                 virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
                 virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
};
class Base2
{
public :
                 virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
                 virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
                  // void  h(){ cout << "Base2::h" << endl; }           // 測试2使用: 非虚函数,此函数不在虚表中
};
class Derived:  public Base1 ,public Base2
{
public :
                 virtual void f() { cout << "Derived::f" << endl; }
                 virtual void g1() { cout << "Derived::g1" << endl; }
                  // virtual void  h() = 0;                                               //測试1使用:子类为虚类时,计算偏移
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    //測试1:子类为虚类时,计算偏移
         unsigned long nOffset1 =0,nOffset2=0 ;
         nOffset1 = offsetofclass(Base1,Derived);  // 计算后 nOffset1 =0  
         nOffset2 = offsetofclass(Base2,Derived); // 计算后 nOffset2 = 4  
       
    //測试2:创建对象
    unsigned long nOffset1 =0,nOffset2=0 ;
         nOffset1 = offsetofclass(Base1,Derived);  // 计算后 nOffset1 =0  
         nOffset2 = offsetofclass(Base2,Derived); // 计算后 nOffset2 = 4  

    Derived d;
    Derived *pD= &d;  //pD地址0x0018fe98
    Base2 * pB2 = pD; // 传递给pB2,地址为0x0018fe9c,偏移了4个字节 
    pB2 = (Base2*)(( int)(&d) +nOffset2); // 通过偏移也能够得到Base2   


    // 測试3 通过虚函数表调用 函数
    Derived d;
    Derived *pD= &d;  
    int **pVtab = (int **)&d;
    Fun pFun = (Fun)pVtab[0][0]; //等同于 调用 Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+ 0) + 0);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][1]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 0 ) + 1);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[0][2]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 0) + 2);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[1][0]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 1) + 0);
    pFun();
    pFun = (Fun)pVtab[1][1]; //等同于 调用 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d + 1) + 1);
    pFun();

     


    int nWait=0;
    cin >> nWait;
}

写本文之前阅读參考了下面文章:
对于这篇文章中提到的 虚函数表在(Windows XP+VS2003)的末尾是个 NULL值,但笔者用(vs2003和vs2013 +win7 debug,release)測试后 末尾并不是一定是NULL。值不确定。
































以上是关于ATL中宏定义offsetofclass的分析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

c语言中宏定义是啥意思?

c语言中宏定义#和 ##的作用:

C++中宏替换与内联函数的区别

C语言中的宏定义如何使用?

C语言中的宏定义有啥用?

C语言中的宏定义怎么用?