C++虚函数与虚函数表（编译器查看）

转载于：/article/7055705.html

多态性可分为两类：静态多态和动态多态。函数重载和运算符重载实现的多态属于静态多态，动态多态性是通过虚函数实现的。

每个含有虚函数的类有一张虚函数表(vtbl)，表中每一项是一个虚函数的地址， 也就是说，虚函数表的每一项是一个虚函数的指针。

没有虚函数的C++类，是不会有虚函数表的。

两张图：





简单例子：

1 #include <iostream>
2 #include <windows.h>
3
4 using namespace std;
5
6 class base
7 {
8     virtual void f(){cout<<"base::f"<<endl;};
9     virtual void g(){cout<<"base::g"<<endl;};
10     virtual void h(){cout<<"base::h"<<endl;};
11 };
12
13 typedef void (*pfun)();
14
15 void main()
16 {
17     DWORD w=0x4011e0; //虚函数表第一项的内容，也就是第一个虚函数的地址
18
19     pfun fun=NULL;
20     base b;
21     base *pbase=&b;
22
23     fun=(pfun)w;
24     fun();    //调用第一个虚函数
25 }

查看对象b在内存中：



查看虚函数表：



虚函数表的指针4个字节大小（vptr），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。

虚函数表的结束标志在不同的编译器下是不同的。在VC6.0下，这个值是NULL，如图：



另一个例子：

1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class base
6 {
7     virtual void f(){cout<<"base::f"<<endl;};
8     virtual void g(){cout<<"base::g"<<endl;};
9     virtual void h(){cout<<"base::h"<<endl;};
10 };
11
12 class Derive : public base
13 {
14
15 public:
16     Derive(){};
17     virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
18     virtual void g() { cout << "Derive::g" << endl; }
19
20 };
21
22 typedef void(*pfun)();
23
24 void main()
25 {
26     pfun fun=NULL;
27     Derive d;
28     base *p=&d;
29
30     fun=(pfun)**((int**)p);
31     fun();    //调用第一个虚函数
32
33     fun=(pfun)*(*((int**)p)+2);
34     fun();    //调用第三个函数
35
36 }

查看对象d在内存中：



多重继承：

有几个父类，就有几个vtab和vptr





代码：

1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class Base1 {
6
7 public:
8
9             virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
10
11             virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
12
13             virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
14
15
16
17 };
18
19 class Base2 {
20
21 public:
22
23             virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
24
25             virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
26
27             virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
28
29 };
30
31
32 class Base3 {
33
34 public:
35
36             virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
37
38             virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
39
40             virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
41
42 };
43
44
45 class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {
46
47 public:
48
49             virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
50
51             virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
52
53 };
54
55
56 typedef void(*Fun)(void);
57
58 int main()
59
60 {
61
62             Fun pFun = NULL;
63
64             Derive d;
65
66             int** pVtab = (int**)&d;
67
68             //Base1's vtable
69
70             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+0);
71
72             pFun = (Fun)pVtab[0][0];
73
74             pFun();
75
76
77             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+1);
78
79             pFun = (Fun)pVtab[0][1];
80
81             pFun();
82
83
84             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+2);
85
86             pFun = (Fun)pVtab[0][2];
87
88             pFun();
89
90
91             //Derive's vtable
92
93             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+3);
94
95             pFun = (Fun)pVtab[0][3];
96
97             pFun();
98
99
100             //The tail of the vtable
101
102             pFun = (Fun)pVtab[0][4];
103
104             cout<<pFun<<endl;
105
106
107             //Base2's vtable
108
109             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
110
111             pFun = (Fun)pVtab[1][0];
112
113             pFun();
114
115
116             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
117
118             pFun = (Fun)pVtab[1][1];
119
120             pFun();
121
122
123             pFun = (Fun)pVtab[1][2];
124
125             pFun();
126
127
128             //The tail of the vtable
129
130             pFun = (Fun)pVtab[1][3];
131
132             cout<<pFun<<endl;
133
134
135             //Base3's vtable
136
137             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
138
139             pFun = (Fun)pVtab[2][0];
140
141             pFun();
142
143
144             //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
145
146             pFun = (Fun)pVtab[2][1];
147
148             pFun();
149
150
151             pFun = (Fun)pVtab[2][2];
152
153             pFun();
154
155
156             //The tail of the vtable
157
158             pFun = (Fun)pVtab[2][3];
159
160             cout<<pFun<<endl;
161
162
163             cout<<sizeof(d)<<endl;
164
165             return 0;
166
167 }