結合OD學習下虛函數(shù)表，加深印象
對C++ 了解的人都應該知道虛函數(shù)（Virtual Function）是通過一張?zhí)摵瘮?shù)表（Virtual Table）來實現(xiàn)的。簡稱為V-Table。 在這個表中，主是要一個類的虛函數(shù)的地址表，這張表解決了繼承、覆蓋的問題，保證其容真實反應實際的函數(shù)。這樣，在有虛函數(shù)的類的實例中這個表被分配在了 這個實例的內(nèi)存中，所以，當我們用父類的指針來操作一個子類的時候，這張?zhí)摵瘮?shù)表就顯得由為重要了，它就像一個地圖一樣，指明了實際所應該調用的函數(shù)。
在C++的標準規(guī)格說明書中說到，編譯器必須要保證虛函數(shù)表的指針存在于對象實例中最前面的位置（這是為了保證正確取到虛函數(shù)的偏移量）。 這意味著我們通過對象實例的地址得到這張?zhí)摵瘮?shù)表，然后就可以遍歷其中函數(shù)指針，并調用相應的函數(shù)。
先貼代碼：
[cpp]?view plaincopy
#include?<iostream>?? using?namespace?std;?? ?? ?? class?Base?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? typedef?void(*Fun)(void);??? ?? int?main()?? {?? ????Base?b;??? ????Fun?pFun?=?NULL;??? ?????? ????cout?<<?"虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(&b)?<<?endl;??? ????cout?<<?"虛函數(shù)表?—?第一個函數(shù)地址："?<<?(int)*(int*)*(int*)(&b)?<<?endl;??? ?????? ????pFun?=?(Fun)*((int*)*(int*)(&b));??? ????pFun();??? ?? ????return?0;?? }??
運行Release，注意不要把PDB文件刪了，用OD運行，在main函數(shù)加個斷點，F9，再F8單步調試
[cpp]?view plaincopy
00401090?>/$??A1?3C204000???mov?????eax,?dword?ptr?[<&MSVCP90.std::endl>]?? 00401095??|???8B0D?5C204000?mov?????ecx,?dword?ptr?[<&MSVCP90.std::cout>]?????????????;??MSVCP90.std::cout?? 0040109B??|???50????????????push????eax?? 0040109C??|.??68?98214000???push????offset?Base::`vftable'?? 004010A1??|.??68?64214000???push????00402164?? 004010A6??|???51????????????push????ecx?? 004010A7??|.??E8?84010000???call????std::operator<<<std::char_traits<char>?>?? 004010AC??|???83C4?08???????add?????esp,?8?? 004010AF??|???8BC8??????????mov?????ecx,?eax?? 004010B1??|???FF15?48204000?call????dword?ptr?[<&MSVCP90.std::basic_ostream<char,std:>;??MSVCP90.std::basic_ostream<char,std::char_traits<char>?>::operator<<?? 004010B7??|???8BC8??????????mov?????ecx,?eax?? 004010B9??|???FF15?40204000?call????dword?ptr?[<&MSVCP90.std::basic_ostream<char,std:>;??MSVCP90.std::basic_ostream<wchar_t,std::char_traits<wchar_t>?>::operator<<?? 004010BF??|???8B15?3C204000?mov?????edx,?dword?ptr?[<&MSVCP90.std::endl>]?????????????;??MSVCP90.std::endl?? 004010C5??|???A1?98214000???mov?????eax,?dword?ptr?[Base::`vftable']?? 004010CA??|???8B0D?5C204000?mov?????ecx,?dword?ptr?[<&MSVCP90.std::cout>]?????????????;??MSVCP90.std::cout??
在0040109C |. 68 98214000 push offset Base::`vftable'發(fā)現(xiàn)虛函數(shù)表的地址，調試到此:
可以看到information了
00402198=offset Base::`vftable'
test.cpp:31.? cout << "虛函數(shù)表地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;?
之所以能顯示test.cpp:31是因為存在符號文件，繼續(xù)運行，直到出現(xiàn)
這里打印是00402198，和前面的information框顯示一致，說明判斷沒錯,看代碼知道，這是類對象的地址中的前四個字節(jié)內(nèi)容，保存的是就是虛函數(shù)表地址
OK，我們繼續(xù)，在dump框中ctrl+G輸入00402198，跳到如下界面
前面說了，00402198是虛函數(shù)表的地址，那么我們現(xiàn)在看到的就是虛函數(shù)表的內(nèi)容，很清楚了吧，三個，
那么這三個地址，我們可以歸納出為00401000/00401030/00401060，那么我們在上面的反匯編窗口找下這三個地址對應的位置吧：
看到用紅色框標出的吧，三者的符號文件顯示分別在test.cpp的9/14/19行，分別對應base::f,base::g,base::h
所以我們得到這樣的結論，對象的地址的內(nèi)容中前四個字節(jié)保存了虛函數(shù)表的地址，虛函數(shù)表地址的內(nèi)容中依次保存了虛函數(shù)地址
?
下面繼續(xù)看看
一般繼承（無虛函數(shù)覆蓋）
先貼代碼:
[cpp]?view plaincopy
#include?<iostream>?? using?namespace?std;?? ?? ?? class?Base?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? class?Derive:?public?Base?? {?? public:?? ????virtual?void?f1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::f1"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::g1"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::h1"<<endl;?? ????}?? };?? ?? int?main()?? {?? ????Base?b;??? ????cout?<<?"Base虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(&b)?<<?endl;??? ????Derive?d;?? ????cout?<<?"Derive虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(&d)?<<?endl;??? ?? ????return?0;?? }??
過程不重復了，OD貼個圖:
可以看出Base的虛表還是沒變，而Derive的虛函數(shù)表對應于下圖：
我們可以看到下面幾點：
1）虛函數(shù)按照其聲明順序放于表中。
2）父類的虛函數(shù)在子類的虛函數(shù)前面。
一般繼承（有虛函數(shù)覆蓋）
覆蓋父類的虛函數(shù)是很顯然的事情，不然，虛函數(shù)就變得毫無意義。下面，我們來看一下，如果子類中有虛函數(shù)重載了父類的虛函數(shù)，會是一個什么樣子？假設，我們有下面這樣的一個繼承關系。
為了讓大家看到被繼承過后的效果，在這個類的設計中，我只覆蓋了父類的一個函數(shù)：f()
貼代碼:
[cpp]?view plaincopy
#include?<iostream>?? using?namespace?std;?? ?? ?? class?Base?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? class?Derive:?public?Base?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::g1"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::h1"<<endl;?? ????}?? };?? ?? int?main()?? {?? ????Base?b;??? ????cout?<<?"Base虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(&b)?<<?endl;??? ????Derive?d;?? ????cout?<<?"Derive虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(&d)?<<?endl;??? ?? ????return?0;?? }??
過程不重復了，OD結合貼個圖:
可以看出Base的虛表還是沒變，而Derive的虛函數(shù)表第一個是00401090，繼續(xù)OD看下：
test.cpp第28行對應Derive:f函數(shù)，所以
Derive的虛函數(shù)表如下:
我們從表中可以看到下面幾點，
1）覆蓋的f()函數(shù)被放到了虛表中原來父類虛函數(shù)的位置。
2）沒有被覆蓋的函數(shù)依舊。
再改寫下main:
[cpp]?view plaincopy
int?main()?? {?? ?????? ?????? ?????? ?????? ????Base?*b?=?new?Derive;?? ????cout?<<?"Derive虛函數(shù)表地址："?<<?(int*)*(int*)(b)?<<?endl;??? ????return?0;?? }??
繼續(xù)OD查看：
這樣，我們就可以看到對于下面這樣的程序，
Base *b = new Derive();
b->f();
由b所指的內(nèi)存中的虛函數(shù)表的f()的位置已經(jīng)被Derive::f()函數(shù)地址所取代，于是在實際調用發(fā)生時，是Derive::f()被調用了。這就實現(xiàn)了多態(tài)。
多重繼承（無虛函數(shù)覆蓋）
下面，再讓我們來看看多重繼承中的情況，假設有下面這樣一個類的繼承關系。注意：子類并沒有覆蓋父類的函數(shù)。
貼個代碼:
[cpp]?view plaincopy
#include?<iostream>?? using?namespace?std;?? ?? ?? class?Base1?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base1::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base1::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base1::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? class?Base2?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base2::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base2::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base2::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? class?Base3?? {?? public:?? ????virtual?void?f()?? ????{?? ????????cout<<"Base3::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g()?? ????{?? ????????cout<<"Base3::g"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?h()?? ????{?? ????????cout<<"Base3::h"<<endl;?? ????}?? };?? ?? class?Derive:?public?Base1,?? ??????????????public?Base2,?? ??????????????public?Base3?? {?? public:?? ????virtual?void?f1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::f"<<endl;?? ????}?? ?? ????virtual?void?g1()?? ????{?? ????????cout<<"Derive::g1"<<endl;?? ????}?? ?? };?? ?? int?main()?? {?? ????Derive?*p?=?new?Derive;?? ????cout?<<?"Derive對象的指針地址:"?<<p<<endl;?? ????cout?<<?"強制轉換成Base1的指針地址:"<<(Base1*)p<<endl;?? ????cout?<<?"強制轉換成Base2的指針地址:"<<(Base2*)p<<endl;?? ????cout?<<?"強制轉換成Base3的指針地址:"<<(Base3*)p<<endl;?? ?? ????return?0;?? }??
這時會生成三個虛指針表:
用OD查看下:對于子類實例中的虛函數(shù)表，是下面這個樣子：
我們可以看到，指針地址的內(nèi)容依次保存了三個虛函數(shù)表的地址，而強制轉換成Base1/Base2/Base3地址和這三個虛函數(shù)表剛好相對應
我們再看下這三個虛函數(shù)表地址分別對應的內(nèi)容:
?
可以用下圖來表示:
?
我們可以看到：
1） 每個父類都有自己的虛表。
2） 子類的成員函數(shù)被放到了第一個父類的表中。（所謂的第一個父類是按照聲明順序來判斷的）
這樣做就是為了解決不同的父類類型的指針指向同一個子類實例，而能夠調用到實際的函數(shù)。
多重繼承（有虛函數(shù)覆蓋）
下圖中，我們在子類中覆蓋了父類的f()函數(shù)。
?
下面是對于子類實例中的虛函數(shù)表的圖：
不具體分析了!
我們可以看見，三個父類虛函數(shù)表中的f()的位置被替換成了子類的函數(shù)指針。這樣，我們就可以任一靜態(tài)類型的父類來指向子類，并調用子類的f()了。如：
Derive d;
Base1 *b1 = &d;
Base2 *b2 = &d;
Base3 *b3 = &d;
b1->f(); //Derive::f()
b2->f(); //Derive::f()
b3->f(); //Derive::f()
b1->g(); //Base1::g()
b2->g(); //Base2::g()
b3->g(); //Base3::g()
安全性
每次寫C++的文章，總免不了要批判一下C++。這篇文章也不例外。通過上面的講述，相信我們對虛函數(shù)表有一個比較細致的了解了。水可載舟，亦可覆舟。下面，讓我們來看看我們可以用虛函數(shù)表來干點什么壞事吧。
一、通過父類型的指針訪問子類自己的虛函數(shù)
我們知道，子類沒有重載父類的虛函數(shù)是一件毫無意義的事情。因為多態(tài)也是要基于函數(shù)重載的。雖然在上面的圖中我們可以看到Base1的虛表中有Derive的虛函數(shù)，但我們根本不可能使用下面的語句來調用子類的自有虛函數(shù)：
Base1 *b1 = new Derive();
b1->f1(); //編譯出錯
任何妄圖使用父類指針想調用子類中的未覆蓋父類的成員函數(shù)的行為都會被編譯器視為非法，所以，這樣的程序根本無法編譯通過。但在運行時，我們可以通過指針的方式訪問虛函數(shù)表來達到違反C++語義的行為。（關于這方面的嘗試，其實我們很容易從上面的OD看到的虛函數(shù)表發(fā)現(xiàn)，只要我們能確定這個函數(shù)在虛函數(shù)表中的地址，我們就能很easy的調用到它）
二、訪問non-public的虛函數(shù)
另外，如果父類的虛函數(shù)是private或是protected的，但這些非public的虛函數(shù)同樣會存在于虛函數(shù)表中，所以，我們同樣可以使用訪問虛函數(shù)表的方式來訪問這些non-public的虛函數(shù)，這是很容易做到的。
如：
class Base {
private:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
};
class Derive : public Base{
};
typedef void(*Fun)(void);
void main() {
Derive d;
Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&d)+0);
pFun();
}
總結
以上是生活随笔為你收集整理的2.OD-C++的虚函数表遍历的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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