对C++虚函数的理解

以前只知道虚函数是由一个叫作“虚函数表”的东西实现，但是一直不知道具体是怎么实现，今天看到****学院上c++虚函数的原理时，有几个问题，还是不怎么清楚,只好做一些测试，具体让我产生疑问的截图如下：

对C++虚函数的理解

从上面的截图里，主要有2个问题

1.按上图所说，编译器会往类中插入“指向虚函数表的指针（__vfptr）”，那么如果这个类所生成几个不同的对象，这几个对象的__vfptr都相同吗？

2.子类和父类是共用一个虚函数表吗？

关于这两个问题，我写了一个程序来验证

#include "stdio.h"
class Animal
{
public:
   virtual void eat()
   {
       printf("animal eat\n");
   }
   virtual void crazy()
   {
       printf("animal crazy\n");
   }
};

class Cat :public Animal
{
};

class WhiteCat :public Cat
{
public:
   void crazy()
   {
       printf("WhiteCat crazy\n");
   }
};

void main()
{
Animal animal1;
Animal animal2;

printf("animal1 __vfptr:%X\n",animal1);
printf("animal2 __vfptr:%X\n", animal2);

   Cat cat1;
   Cat cat2;
   printf("cat1 __vfptr:%X\n",cat1 );
   printf("cat2 __vfptr:%X\n",cat2);

   WhiteCat whiteCat1;
   WhiteCat whiteCat2;
   printf("whiteCat1 __vfptr:%X\n", whiteCat1);
   printf("whiteCat1 __vfptr:%X\n", whiteCat2);

getchar();
}

在getchar()函数下一个断点启动调试，此时程序运行如下

对C++虚函数的理解

1可以看见animal1和animal2的__vfptr是一样的，同样cat1和cat2,whitecat1和whitecat2也是如此，但是cat和animal的__vfptr却并不相同

分析：(1)animal1和animal2都是Animal类生成的实例，他们指向了同一个虚函数表，同理cat1和cat2,whitecat1和whitecat2也是如此

(2)尽管Cat是从Animal派生，并且Cat也没有改写基类的虚函数，但是该类生成的实例所对应的__vfptr却与基类不一样，这也就意味着基类和派生类并没有共用一个虚函数表

下面继续分析，虚函数表是怎么实现的，

（1）在vs里，点击右键---转到反汇编

对C++虚函数的理解

（2）在汇编界面地址栏里输入0xDB7B34（animal1和animal2的__vfptr指向的地址）,并回车

对C++虚函数的理解

（3）我们可以看到animal1和animal2的__vfptr指向的地址存储了7C 11 DB 00 4F 11 DB 00 00 00 00 00 ...等字节，我们知道__vfptr是指向虚函数表的，而虚函数表可以看成是函数指针数组（存储函数指针的数组），我们先取前4个字节看看到底是不是指向函数指针，前4个字节是7C 11 DB 00,因为x86结构是属于“小端”架构（低字节在低位，高字节在高位），所以这4个字节对应的函数指针是00DB117C，此时我们在汇编界面的地址栏输入0xDB117C，并回车，如下图所示

对C++虚函数的理解

（4）很明显0xDB117C存储的是一段汇编代码 jmp Animal::eat,了解汇编代码的人都知道，该指令是无条件跳转指令，直接跳转到Animal::eat的汇编代码段

用同样的方法测试下4个字节4F 11 DB 00

对C++虚函数的理解

接下来的 00 00 00 00 这4个字节，是虚函数表的结尾标志。

大家也可以用同样的方法查看派生类的虚函数表。。。

至此，我们终于得见虚函数表的真实面目啦，也许有人会问这个虚函数表好像跟想象的不一样，虚函数表不是存储虚函数地址的吗，这里怎么会是jmp指令，虽然最终可以通过这个jmp指令转到虚函数地址，但是他终究不是虚函数地址呀，难道书上面说错了吗？（答：书上没有说错，因为这是debug调试版本，在debug调试版本里是会出现jmp指令的，但release版本就不是jmp指令了,具体debug版本为什么要有jmp，为什么要多此一举，就下次再说吧）

对C++虚函数的理解

相关推荐