由剑指offer引发的思考——对象中虚函数指针的大小

Posted 2020-11-11 FireLightning

先看一个简单的问题：

一、定义一个空的类型，对于其对象我们sizeof其大小，是1字节。因为我们定义一个类型，编译器必须为其分配空间，具体分配多少是编译器决定，vs是1字节,分配在栈区。

      那，这一个字节会被初始化吗？

举个例子：

#include<iostream>
class parent{

};
int main() {
    parent my_par;
    int a = 0;
    std::cout << sizeof(my_par) << " "<< &my_par<<" "<<&a;
    while (1);
    return 0;
}

其输出：

   

我们查看内存，看得到都初始化为：CC CC CC CC                                       

多调试几次，每次地址都不一样，但是内存值都是CC。为什么都是CC？

 因为0xCC对应的是INT3断点，简单地说就是将要断下的指令地址处的第一个字节设置为0xCC，软件执行到0xCC（对应汇编指令INT3）时，会触发异常代码为EXCEPTION_BREAKPOINT的异常。这样我们的调试程序就能够接收到这个异常，然后进行相应的处理。具体.......所以，我们写的是异常代码，实际工作中空类型又有什么意义呢？具体会设计编译器逆向工程，有机会可以看看。

回到我们标题：

二、虚函数的问题

1. 当类中声明虚函数时，编译器会在类中生成一个虚函数表，若子类自己有虚函数也会生成一个虚函数表；
2. 虚函数表是一个存储 类的virtual成员函数指针的数据结构；
3. 当存在虚函数时，每个对象都有一个指向虚函数表的指针（类本身没有指针，有一个编译器维护的虚函数表。对象有虚函数指针，我们sizeof是测的是对象所占内存）；
4. 若一个对象继承于两个都有虚函数的父类，他要维护两个虚函数指针；
5. 虚函数指针存在于对象实例中最前面的位置；

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Base1{
    virtual void fun1(){}
    virtual void fun11(){}
public:
    virtual ~Base1();
};
 
class Base2{
    virtual void fun2(){}
};
 
class DerivedFromOne: public Base2
{
    virtual void fun2(){}
    virtual void fun22(){}
};
 
class DerivedFromTwo: public Base1, public Base2      //多继承
{
    virtual void fun3(){}
};
 
void main()
{
    Base2 my_base;
    cout << "sizeof Base1 " << sizeof(Base1) << "输出vptb"<<(int*)*(int*)(&my_base）<< endl;//太复杂了，以后再说。
    cout << "sizeof Base2" << sizeof(Base2) << endl;
    cout << "sizeof FromOne " << sizeof(DerivedFromOne) << endl;
    cout << "sizeof FromTwo " << sizeof(DerivedFromTwo) << endl;
    system("pause")
}

 输出：

 

 

可以看出:

1、每个单继承，对象都有一个vptr指针；多继承，对象就会有多个虚函数指针指向父类的虚函数表。虚函数表不占栈内存，由编译器维护，在代码区？我们测的是对象的内存。

2、Base2的对象的地址，就是vptr指向的虚函数表的地址，可以打开内存查看。这意味着我们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。