C++：從子類訪問(wèn)父類的私有函數(shù) 轉(zhuǎn)自 龍音閣http://blog.sina.com.cn/dragonsound 感謝原作者的工作 (2009-09-01 22:44:21) 標(biāo)簽： 虛函數(shù) c private f1 it? ? ? ???眾所周知，c和c++的數(shù)組都是不安全的，因?yàn)闊o(wú)論c還是c++都不提供數(shù)組邊界檢查功能，這使得數(shù)組溢出成為可能。從某個(gè)意義上說(shuō)，c和c++是一種缺少監(jiān)督的語(yǔ)言，然而這也正是其魅力所在。c++給予程序員更大的自由，相比于使用JAVA編程的束手束腳，c++程序員擁有了更大的權(quán)力，同時(shí)也擁有更多的機(jī)遇來(lái)玩弄一些技巧，比如說(shuō)，從子類調(diào)用父類的私有函數(shù)。從子類調(diào)用父類的private函數(shù)？我沒(méi)聽(tīng)錯(cuò)么？ 當(dāng)然沒(méi)有！ 盡管從各種c++書籍中我們得到的信息是子類從父類繼承的僅有protected成員和public成員，而父類的private成員無(wú)法被子類繼承，也無(wú)法被子類訪問(wèn)，但是當(dāng)父類的private函數(shù)是一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，我們卻可以通過(guò)讀取VTABLE表中信息，從而找到父類虛函數(shù)的地址，進(jìn)而調(diào)用它。 先回憶一下，c++的多態(tài)是怎樣實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)c++的類中出現(xiàn)virtual關(guān)鍵字時(shí)，該類就擁有了一張VTABLE表。VTABLE表的內(nèi)容包括了各個(gè)虛函數(shù)在虛擬內(nèi)存中的偏移量，也就是說(shuō)如果類A擁有三個(gè)虛函數(shù)：f1,f2,f3，那么在類A的虛函數(shù)表VTABLE中將依次存放f1,f2,f3的偏移地址。 那么，當(dāng)類A僅擁有一個(gè)虛函數(shù)時(shí)，類A實(shí)例所占內(nèi)存大小，也就是sizeof(A)與類A擁有兩個(gè)、三個(gè)，甚至更多個(gè)虛函數(shù)時(shí)的sizeof(A)有區(qū)別么？不，毫無(wú)區(qū)別。如果一個(gè)類的所有成員都是被virtual修飾的虛函數(shù)，那么當(dāng)您使用sizeof(A)查看其大小時(shí)，結(jié)果無(wú)一例外的都是4——在32位系統(tǒng)中，四字節(jié)恰恰是一個(gè)整型數(shù)的大小，也恰恰是一個(gè)指針的大小。 這是為什么？ 因?yàn)閷?duì)于類A而言，它并不需要知道有多少個(gè)虛函數(shù)，它需要的僅僅是一個(gè)指向VTABLE的指針，這個(gè)指針通常被叫作vptr。它指向了VTABLE，至于究竟有多少個(gè)虛函數(shù)，只需在VTABLE中尋找就是。讓我們想象一下，vptr就向一個(gè)路標(biāo)，它指向一個(gè)名叫VTABLE的公司，至于公司里有多少員工，你必須進(jìn)入VTABLE公司才會(huì)知道。 好了，現(xiàn)在我們總結(jié)一下： 結(jié)論一：在有虛函數(shù)的類中，一定有一個(gè)vptr指向VTABLE 結(jié)論二：VTABLE中依次存儲(chǔ)了各個(gè)虛函數(shù)在虛擬內(nèi)存中的偏移地址 現(xiàn)在，我們?cè)賮?lái)介紹另兩個(gè)c++的規(guī)律。 規(guī)律一：在任何類中，vptr一定存儲(chǔ)在該類實(shí)例的前四個(gè)字節(jié)中。 規(guī)律二：當(dāng)子類和父類同時(shí)擁有虛函數(shù)時(shí)，子類的VTABLE中也同時(shí)會(huì)擁有父類和子類的虛函數(shù)偏移地址，而且子類的虛函數(shù)偏移地址一定是追加在父類虛函數(shù)偏移地址之后的。 也就是說(shuō)，如果有如下兩個(gè)類： class A { private: virtual void WhoAmI() { cout << "I am class A" << endl; } }; class B:public A { public: void WhoAmIForB() { cout << "I am class B" << endl; } }; 那么，實(shí)例 A a; B b; 中各有一個(gè)vptr，其中a的vptr為(int*)(*(int*)(&a))，而b的vptr為(int*)(*(int*)(&b))， 這兩個(gè)vptr又分別指向各自的VTABLE，其中父類A的VTABLE中存儲(chǔ)的內(nèi)容是：A::WhoAmI的偏移地址，而子類B的VTABLE呢？ 子類B的VTABLE中依次存儲(chǔ)了A::WhoAmI的偏移地址，B::WhoAmIForB的偏移地址。 注意了，關(guān)鍵就在這里：A的虛函數(shù)都是私有的，不是么？但是編譯器鏈接器在此時(shí)卻似乎將關(guān)鍵字private忘記了，無(wú)論這些虛函數(shù)是private還是public的，它們的偏移地址都毫無(wú)例外的存放在了子類的VTABLE中！ 這就是破綻！你可以刺出至命的一劍了！ 我們既然知道子類實(shí)例的vptr，為什么不能推算出子類的VTABLE？ 既然知道子類的VTABLE，根據(jù)規(guī)定律二，為什么不能推算出父類的虛函數(shù)偏移量？ 答案就是：父類的第一個(gè)虛函數(shù)所在偏移量是(int*)(*(子類的vptr))，也就是——(int*)(*(int*)(*(int*)(&b)))。 當(dāng)我們強(qiáng)制將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)指向函數(shù)的指針時(shí)，就可以調(diào)用它，從而實(shí)現(xiàn)了從子類調(diào)用父類私有函數(shù)的行為。 試運(yùn)行如下一段代碼： #include <iostream> using namespace std; class A { private: virtual void WhoAmI() { cout << "I am class A" << endl; } virtual void f0() { cout << "This is f0" << endl; } virtual void f1() { cout << "This is f1" << endl; } }; class B:public A { public: void WhoAmIForB() { cout << "I am class B" << endl; } }; typedef void (*FUNC)(); int main(int argc,char * argv[]) { B b; b.WhoAmIForB(); //b.WhoAmI(); error C2248: “A::WhoAmI”: 無(wú)法訪問(wèn) private 成員(在“A”類中聲明) FUNC func = (FUNC)((int*)(*(int*)(*(int*)(&b)))); func(); return 0; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++：从子类访问父类的私有函数的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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