从汇编看c++中的多态详解

2020-01-06 15:23:17王振洲

c++源码:


class X {
private:
  int i;
public:
  virtual void f() {
    i = 1;
  }
};

class Y : public X {//Y继承自X
private:
  int j;
public:
  virtual void f() {
    j = 2;
  }
};




int main() {
 Y y;//栈上创建对象
 Y* yp = new Y;//堆上创建对象
 y.f();//用对象直接调用
 yp->f();//用指针间接调用
}

class X {
private:
  int i;
public:
  virtual void f() {
    i = 1;
  }
};

class Y : public X {//Y继承自X
private:
  int j;
public:
  virtual void f() {
    j = 2;
  }
};




int main() {
 Y y;//栈上创建对象
 Y* yp = new Y;//堆上创建对象
 y.f();//用对象直接调用
 yp->f();//用指针间接调用
}

主要来看用对象直接调用函数f和用指针调用函数f的汇编码:

用对象直接调用函数f的汇编码:


; 25  : y.f();

  lea  ecx, DWORD PTR _y$[ebp];将栈上创建的对象y的首地址给ecx,作为隐含参数传递给f
  call  ?f@Y@@UAEXXZ        ; 用绝对地址调用f

用指针间接调用函数f的汇编码:


; 26  : yp->f();

  mov  ecx, DWORD PTR _yp$[ebp];将yp指针指向的堆对象的首地址给ecx
  mov  edx, DWORD PTR [ecx];将堆上创建的对象首地址所指向的内容给edx 即将vptr指针指向的vtable首地址给edx
  mov  ecx, DWORD PTR _yp$[ebp];将yp指针指向的堆对象的首地址给ecx 作为隐含参数传递给要调用的函数f
  mov  eax, DWORD PTR [edx];edx存的是vtable首地址,这里取vtable首地址的内容给eax 即函数f的地址给eax
  call  eax;调用eax

从汇编码中可以看出,用对象直接调用的时候根本没有访问虚表vtable,只有用指针调用的时候才会访问vtable,形成晚捆绑。因为用对象直接调用的时候,编译器已经知道了对象的确切类型,为了提高效率,当调用这些虚函数的时候,使用了造捆绑。

继承和vtable

当子类继承父类时,编译器为子类重新创建一个vtable,并且父类中的虚函数在父类vatelbe中的位置准确的映射到子类vtable中的同样位置,对于子类中重新定义的虚函数,将在子类vtable的新位置插入其地址。

下面是c++源码:


class X {
private:
  int i;
public:
  virtual void a() {
    i = 1;
  }
  virtual void b() {
    i = 2;
  }
};

class Y : public X {
private:
  int i;
public:
  virtual void c() {//新定义的虚函数
    i = 3;
  }
  void b() {//重写父类中的虚函数
    i = 4;
  }
};

int main() {
  X* xp = new X;
  X* yp = new Y;
  xp->a();
  xp->b();
  yp->a();
  yp->b();
  //yp->c();编译器报错
}

可以看到,用yp指针调用子类中的虚函数c,编译器报错。这是因为尽管yp指针所指向的时机类型是子类Y,但是由于向上转型为基类X类型,因此,编译器在编译的时候只针对基类,而基类只有虚函数a,b,所以不允许调用子类中的虚函数c。