有人能解释一下这个不同类的虚拟表是如何存储在内存中的吗?当我们使用指针调用函数时,它们如何使用地址位置调用函数?我们可以使用类指针获得这些虚拟表内存分配大小吗?我想看看一个类的虚拟表使用了多少内存块。我怎么能看到呢?
class Base
{
public:
FunctionPointer *__vptr;
virtual void function1() {};
virtual void function2() {};
};
class D1: public Base
{
public:
virtual void function1() {};
};
class D2: public Base
{
public:
virtual void function2() {};
};
int main()
{
D1 d1;
Base *dPtr = &d1;
dPtr->function1();
}
谢谢!提前
最佳答案
要记住的第一点是免责声明:标准实际上并不保证这些。该标准说明了代码需要是什么样子以及它应该如何工作,但实际上并没有具体说明编译器需要如何实现这一点。
也就是说,基本上所有 C++ 编译器在这方面的工作方式都非常相似。
所以,让我们从非虚拟函数开始。它们分为两类:静态和非静态。
两者中较简单的是静态成员函数。静态成员函数几乎就像一个全局函数,它是 friend
类,除了它还需要类名作为函数名的前缀。
非静态成员函数稍微复杂一些。它们仍然是被直接调用的普通函数——但是它们被传递了一个指向它们被调用的对象实例的隐藏指针。在函数内部,您可以使用关键字 this
引用该实例数据。因此,当您拨打类似 a.func(b);
的电话时,生成的代码与您为 func(a, b);
获得的代码非常相似。
现在让我们考虑虚函数。这是我们进入 vtables 和 vtable 指针的地方。我们有足够的间接性,最好画一些图表来看看它是如何布局的。这几乎是最简单的情况:一个类的一个实例具有两个虚函数:
因此,该对象包含它的数据和一个指向 vtable 的指针。 vtable 包含一个指向该类定义的每个虚函数的指针。然而,为什么我们需要如此多的间接性可能不是很明显。要理解这一点,让我们看下一个(稍微有点)更复杂的情况:该类的两个实例:
注意类的每个实例如何拥有自己的数据,但它们共享相同的 vtable 和相同的代码——如果我们有更多的实例,它们仍然会在同一个类的所有实例中共享一个 vtable。
现在,让我们考虑派生/继承。例如,让我们将现有类重命名为“Base”,并添加一个派生类。由于我感觉很有想象力,我将其命名为“派生”。如上,基类定义了两个虚函数。派生类覆盖其中一个(但不是另一个):
当然,我们可以将两者结合起来,每个基类和/或派生类都有多个实例:
现在让我们更详细地研究一下。派生的有趣之处在于,我们可以将指向派生类对象的指针/引用传递给编写以接收指向基类的指针/引用的函数,并且它仍然有效——但是如果您调用虚函数,你得到的是实际类的版本,而不是基类。那么,它是如何工作的呢?我们如何将派生类的实例视为基类的实例,并且仍然有效?为此,每个派生对象都有一个“基类子对象”。例如,让我们考虑这样的代码:
struct simple_base {
int a;
};
struct simple_derived : public simple_base {
int b;
};
在这种情况下,当您创建
simple_derived
的实例时,你会得到一个包含两个 int
的对象s:a
和 b
. a
(基类部分)在内存中对象的开头,b
(派生类部分)遵循这一点。因此,如果您将对象的地址传递给需要基类实例的函数,它将在基类中存在的部分上使用,编译器将其放置在对象中与它们相同的偏移量处d 位于基类的对象中,因此函数可以在不知道它正在处理派生类的对象的情况下操作它们。同样,如果你调用一个虚函数,它只需要知道 vtable 指针的位置。就其关心而言,类似 Base::func1
基本上只是意味着它遵循 vtable 指针,然后使用指向某个指定偏移量的函数的指针(例如,第四个函数指针)。至少现在,我将忽略多重继承。它给图片增加了相当多的复杂性(尤其是当涉及到虚拟继承时)而且你根本没有提到它,所以我怀疑你真的关心。
至于访问其中的任何一个,或以任何方式使用而不是简单地调用虚函数:您可能能够为特定的编译器想出一些东西——但不要指望它是可移植的。尽管调试器之类的东西经常需要查看这些东西,但所涉及的代码往往非常脆弱且特定于编译器。
关于c++ - 虚拟表和 _vptr 存储方案,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/45887575/