Malecrab

?

• 博客園
• 首頁(yè)
• 新隨筆
• 聯(lián)系
• 訂閱
• 管理

C/C++雜記：虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)的基本原理

1. 概述

簡(jiǎn)單地說(shuō)，每一個(gè)含有虛函數(shù)（無(wú)論是其本身的，還是繼承而來(lái)的）的類都至少有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的虛函數(shù)表，其中存放著該類所有的虛函數(shù)對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針。例：

其中：

• B的虛函數(shù)表中存放著B(niǎo)::foo和B::bar兩個(gè)函數(shù)指針。
• D的虛函數(shù)表中存放的既有繼承自B的虛函數(shù)B::foo，又有重寫（override）了基類虛函數(shù)B::bar的D::bar，還有新增的虛函數(shù)D::quz。

提示：為了描述方便，本文在探討對(duì)象內(nèi)存布局時(shí)，將忽略內(nèi)存對(duì)齊對(duì)布局的影響。

2. 虛函數(shù)表構(gòu)造過(guò)程

從編譯器的角度來(lái)說(shuō)，B的虛函數(shù)表很好構(gòu)造，D的虛函數(shù)表構(gòu)造過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。下面給出了構(gòu)造D的虛函數(shù)表的一種方式（僅供參考）：

提示：該過(guò)程是由編譯器完成的，因此也可以說(shuō)：虛函數(shù)替換過(guò)程發(fā)生在編譯時(shí)。

3. 虛函數(shù)調(diào)用過(guò)程

以下面的程序?yàn)槔?#xff1a;

編譯器只知道pb是B*類型的指針，并不知道它指向的具體對(duì)象類型 ：pb可能指向的是B的對(duì)象，也可能指向的是D的對(duì)象。

但對(duì)于“pb->bar()”，編譯時(shí)能夠確定的是：此處operator->的另一個(gè)參數(shù)是B::bar（因?yàn)閜b是B*類型的，編譯器認(rèn)為bar是B::bar），而B(niǎo)::bar和D::bar在各自虛函數(shù)表中的偏移位置是相等的。

無(wú)論pb指向哪種類型的對(duì)象，只要能夠確定被調(diào)函數(shù)在虛函數(shù)中的偏移值，待運(yùn)行時(shí)，能夠確定具體類型，并能找到相應(yīng)vptr了，就能找出真正應(yīng)該調(diào)用的函數(shù)。

提示：本人曾在“C/C++雜記：深入理解數(shù)據(jù)成員指針、函數(shù)成員指針”一文中提到：虛函數(shù)指針中的ptr部分為虛函數(shù)表中的偏移值（以字節(jié)為單位）加1。

B::bar是一個(gè)虛函數(shù)指針， 它的ptr部分內(nèi)容為9，它在B的虛函數(shù)表中的偏移值為8（8+1=9）。

當(dāng)程序執(zhí)行到“pb->bar()”時(shí)，已經(jīng)能夠判斷pb指向的具體類型了：

• 如果pb指向B的對(duì)象，可以獲取到B對(duì)象的vptr，加上偏移值8（(char*)vptr + 8），可以找到B::bar。
• 如果pb指向D的對(duì)象，可以獲取到D對(duì)象的vptr，加上偏移值8（(char*)vptr + 8） ，可以找到D::bar。
• 如果pb指向其它類型對(duì)象...同理...

4. 多重繼承

當(dāng)一個(gè)類繼承多個(gè)類，且多個(gè)基類都有虛函數(shù)時(shí)，子類對(duì)象中將包含多個(gè)虛函數(shù)表的指針（即多個(gè)vptr），例：

其中：D自身的虛函數(shù)與B基類共用了同一個(gè)虛函數(shù)表，因此也稱B為D的主基類（primary base class）。

虛函數(shù)替換過(guò)程與前面描述類似，只是多了一個(gè)虛函數(shù)表，多了一次拷貝和替換的過(guò)程。

虛函數(shù)的調(diào)用過(guò)程，與前面描述基本類似，區(qū)別在于基類指針指向的位置可能不是派生類對(duì)象的起始位置，以如下面的程序?yàn)槔?#xff1a;

5. 菱形繼承

本文不討論菱形繼承的情形，個(gè)人覺(jué)得：菱形繼承的復(fù)雜度遠(yuǎn)大于它的使用價(jià)值，這也是C++讓人又愛(ài)又恨的原因之一。

如果想要深入研究，可以參考：Itanium C++ ABI。

標(biāo)簽:?C/C++

好文要頂?關(guān)注我?收藏該文??

malecrab
關(guān)注 - 0
粉絲 - 13

+加關(guān)注

7

0

??上一篇：C/C++雜記：深入理解數(shù)據(jù)成員指針、函數(shù)成員指針
??下一篇：C/C++雜記：深入虛表結(jié)構(gòu)

posted @?2016-06-09 21:06?malecrab?閱讀(14097) 評(píng)論(0)?編輯?收藏

刷新評(píng)論刷新頁(yè)面返回頂部

注冊(cè)用戶登錄后才能發(fā)表評(píng)論，請(qǐng)?登錄?或?注冊(cè)，訪問(wèn)網(wǎng)站首頁(yè)。

最新IT新聞:

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++杂记：虚函数的实现的基本原理 虚函数表的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。