C++ 类中有虚函数(虚函数表)时 内存分布详解

2020-01-06 16:40:20王冬梅

虚函数表

对C++ 了解的人都应该知道虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。这样,在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了这个实例的内存中,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表就显得由为重要了,它就像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。

这里我们着重看一下这张虚函数表。C++的编译器应该是保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置(这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下)。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。

听我扯了那么多,我可以感觉出来你现在可能比以前更加晕头转向了。 没关系,下面就是实际的例子,相信聪明的你一看就明白了。

假设我们有这样的一个类:


class Base {

   public:

      virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }

      virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }

      virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }

};

按照上面的说法,我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程:

 


typedef void(*Fun)(void);

      Base b;

      Fun pFun = NULL;

      cout << "虚函数表地址:" << (int*)(&b) << endl;

      cout << "虚函数表 — 第一个函数地址:" << (int*)*(int*)(&b) << endl;

      // Invoke the first virtual function 

      pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));

      pFun();

 

实际运行经果如下:(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)

虚函数表地址:0012FED4

虚函数表 — 第一个函数地址:0044F148

Base::f

通过这个示例,我们可以看到,我们可以通过强行把&b转成int *,取得虚函数表的地址,然后,再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了,也就是Base::f(),这在上面的程序中得到了验证(把int*强制转成了函数指针)。通过这个示例,我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h(),其代码如下:

 


  (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()

      (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()

      (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()

 

这个时候你应该懂了吧?

(int*)(&b)是虚函数表指针的地址