C++对象模型（10）-- 虚函数2

news2025/1/24 22:39:49

1、虚函数表、虚函数表指针的创建时机

我们知道虚函数表是属于类的，而虚函数表指针是属于对象的。在编译的时候，编译器会往类的构造函数中插入创建虚函数表指针的代码。同样，在编译期间编译器也为每个类确定好了对应的虚函数表的内容。

虚函数和普通函数一样，它们的地址在编译的时候就已经确定了。

当new一个含虚函数的类对象时，虚函数表、虚函数表指针、虚函数的内存布局是这样的：

2、不通过虚函数表指针的方式调用虚函数

虚函数和普通成员函数一样，地址在编译完成后就确定了。你可以通过虚函数表指针间接地调用虚函数，也可以通过对象直接调用虚函数。

（1）在成员函数中调用虚函数

在成员函数中调用虚函数跟调用普通函数一样，是不通过虚函数表的。

class Base {
public:
    virtual void vir_f() {
        std::cout << "Base::vir_f()" << std::endl;
    }
};

class Derive :public Base {
public:
            
    
    void testVirFun() {
        vir_f();
    }


};

int main()
{
    Derive derive;
    derive.testVirFun();

    return 0;
}

这时输出：Base::vir_f()，调用的是父类的虚函数。

在Derive类中添加虚函数vir_f()：

void vir_f() {
    std::cout << "Derive::vir_f()" << std::endl;
}

这时输出：Derive::vir_f()，调用的是子类的虚函数。

（2）清除虚函数表指针后再调用虚函数

我们知道虚函数表指针是在构造函数中创建的，现在假如我们在构造函数中把虚函数表指针去掉，看看这时虚函数能否被调用。

class Base {
public:
    int b_i = 8;
    // 在构造函数中用memset把虚函数表指针去掉
    Base() {
        memset(this, 0, sizeof(Base));
    }

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

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

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

这时，我们在main()函数中加入如下代码：

int main()
{

    Base* pb = new Base();
    

    pb->vir_f();
}

发现运行报错。因为在Base的构造函数中，我们用memset()把虚函数表指针给清除掉了。

现在我们把main()函数修改一下，改成下面这样。

int main()
{
    Base base;
    base.vir_f();
}

发现虚函数vir_f()能够被正确调用。

3、vcall

使用函数指针调用成员虚函数的时候会使用到vcall，通过vcall能从虚函数表中找到被调用的虚函数地址。

我们可以通过代码来验证这个vcall。

class Base {
public:
    virtual void vir_f() {
        std::cout << "Base::vir_f()" << std::endl;
    }

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

int main()
{
    printf(" Base::vir_f的地址:%p\n", &Base::vir_f);
    printf(" Base::vir_g的地址:%p\n", &Base::vir_g);

    Base* pb = new Base;
    pb->vir_g();

    std::cout << "pause" << std::endl;
    return 0;
}

把断点设在这行：std::cout

从运行结果可以看到，虚函数的地址分别是：00f111c2、00f11104，根打印的地址不同。