概述
C++的多态在不同环境下实现方式可能不一样，虚函数表是C++实现多态的一种方式。
问题:
- 什么情况下C++会使用虚指针和虚函数表？
- 如果子类不新增任何虚函数，也不重写父类的虚方法，会和父类共用一张虚函数表么？
- 父类的构造函数为什么不能正确的调用虚函数？
C++虚函数表指针和虚函数表
创建一个Base类
class Base
{
public:
int a;
int b;
};
查看Base内存布局
1>class Base size(8):
1> +---
1> 0 | a
1> 4 | b
1> +---
为Base类添加一个虚函数
class Base
{
public:
int a;
int b;
virtual void BaseFunc1()
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Base" << std::endl;
};
};
此时再查看Base类的内存布局
1>class Base size(12):
1> +---
1> 0 | {vfptr}
1> 4 | a
1> 8 | b
1> +---
1>Base::$vftable@:
1> | &Base_meta
1> | 0
1> 0 | &Base::BaseFunc1
1>Base::BaseFunc1 this adjustor: 0
Base类含有虚函数时,.rodata只读数据区会生成一个虚函数表，Base类会生成一个指向该虚函数表的指针成员变量。虚函数表存放.text代码区函数的地址。
再为Base添加一个虚函数
class Base
{
public:
int a;
int b;
virtual void BaseFunc1()
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Base" << std::endl;
};
virtual void BaseFunc2()
{
std::cout << "Call BaseFunc2 From Base" << std::endl;
}
};
查看Base类的内存分布
1>class Base size(12):
1> +---
1> 0 | {vfptr}
1> 4 | a
1> 8 | b
1> +---
1>Base::$vftable@:
1> | &Base_meta
1> | 0
1> 0 | &Base::BaseFunc1
1> 1 | &Base::BaseFunc2
1>Base::BaseFunc1 this adjustor: 0
1>Base::BaseFunc2 this adjustor: 0
Base类的虚函数表增加了一个新函数地址。
C++ 虚函数表和多态
为Base创建一个派生类Devire
class Derive : public Base
{
//
};
查看Derive类的内存分布
1>class Derive size(12):
1> +---
1> 0 | +--- (base class Base)
1> 0 | | {vfptr}
1> 4 | | a
1> 8 | | b
1> | +---
1> +---
1>Derive::$vftable@:
1> | &Derive_meta
1> | 0
1> 0 | &Base::BaseFunc1
1> 1 | &Base::BaseFunc2
虚函数表的内容和父类Base一样
查看Base和Derive的虚函数表地址
Base和Derive并非公用一张虚函数表。
Derive重写父类Base的方法
class Derive : public Base
{
public:
virtual void BaseFunc1() override
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Derive" << std::endl;
}
};
查看Derive类的内存分布
1>class Derive size(12):
1> +---
1> 0 | +--- (base class Base)
1> 0 | | {vfptr}
1> 4 | | a
1> 8 | | b
1> | +---
1> +---
1>Derive::$vftable@:
1> | &Derive_meta
1> | 0
1> 0 | &Derive::BaseFunc1
1> 1 | &Base::BaseFunc2
1>Derive::BaseFunc1 this adjustor: 0
此时虚函数表的0元素被替换成了Derive::BaseFunc1的地址。
为Derive添加一个新的虚函数
class Derive : public Base
{
public:
virtual void BaseFunc1() override
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Derive" << std::endl;
}
virtual void DeriveFunc1()
{
std::cout << "Call DeriveFunc1" << std::endl;
}
};
再查看Derive类的内存分布
1>class Derive size(12):
1> +---
1> 0 | +--- (base class Base)
1> 0 | | {vfptr}
1> 4 | | a
1> 8 | | b
1> | +---
1> +---
1>Derive::$vftable@:
1> | &Derive_meta
1> | 0
1> 0 | &Derive::BaseFunc1
1> 1 | &Base::BaseFunc2
1> 2 | &Derive::DeriveFunc1
1>Derive::BaseFunc1 this adjustor: 0
1>Derive::DeriveFunc1 this adjustor: 0
Derive的虚函数表添加了一个新的函数地址。
让父类Base在构造函数中调用虚函数BaseFunc1。
class Base
{
public:
Base()
{
BaseFunc1()；
}
int a;
int b;
virtual void BaseFunc1()
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Base" << std::endl;
};
virtual void BaseFunc2()
{
std::cout << "Call BaseFunc2 From Base" << std::endl;
}
};
class Derive : public Base
{
public:
virtual void BaseFunc1() override
{
std::cout << "Call BaseFunc1 From Derive" << std::endl;
}
virtual void DeriveFunc1()
{
std::cout << "Call DeriveFunc1" << std::endl;
}
};
int main()
{
Derive d;
return 0;
}
输出
Call BaseFunc1 From Base
虚函数的调用是错误的。
查看Derive和Base的构造函数的汇编代码
Base 构造函数汇编代码
...
00641F4D mov dword ptr [eax],offset Base::`vftable' (0649B34h)
{
BaseFunc1();
00641F53 mov ecx,dword ptr [this]
00641F56 call Base::BaseFunc1 (0641488h)
}
00641F5B mov eax,dword ptr [this]
...
Derive 构造函数的汇编代码
...
0064220A mov ecx,dword ptr [this]
0064220D call Base::Base (06412B2h)
{
00642212 mov eax,dword ptr [this]
00642215 mov dword ptr [eax],offset Derive::`vftable' (0649B40h)
//
}
...
观察汇编代码可知，构造Devire类的对象时，当调用父类Base的构造函数时，此时虚指针指向的虚函数表是父类Base的，只有调用Derive自己的构造函数时，虚指针被赋值为Derive的虚函数表，所以父类的构造函数不能正确的调用虚函数。
以上就是C++学习之虚函数表与多态详解的详细内容，更多关于C++虚函数表 多态的资料请关注编程网其它相关文章！
