c++虚函数在g++中的实现方法

　　介绍

这篇文章主要介绍c++虚函数在g++中的实现方法,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

探索c++虚函数在g++中的实现

在开始之前,原谅我先借用一张图黑一下c++:

"无敌”的c++

如果你也在写c++,请一定小心…至少,你要先有所了解:<强>当你在写虚函数的时候,g++在写什么?

先写个例子

为了探索c++虚函数的实现,我们首先编写几个用来测试的类,代码如下:c++ 

 # include & lt; iostream>
　　
　　使用名称空间性病;
　　
　　类Base1
　　{
　　公众:
　　虚拟空间f () {
　　cout & lt; & lt;“Base1: f (),& lt; & lt;endl;
　　}
　　};
　　
　　类Base2
　　{
　　公众:
　　虚拟空间g () {
　　cout & lt; & lt;“Base2: g ()“;& lt; & lt;endl;
　　}
　　};
　　
　　派生类:公共Base1公共Base2
　　{
　　公众:
　　虚拟空间f () {
　　cout & lt; & lt;“派生:f (),& lt; & lt;endl;
　　}
　　
　　虚拟空间g () {
　　cout & lt; & lt;“派生:g ()“;& lt; & lt;endl;
　　}
　　
　　虚拟空间h () {
　　cout & lt; & lt;“派生:h ()“;& lt; & lt;endl;
　　}
　　};
　　
　　int主要(int命令行参数个数,char * argv [])
　　{
　　派生的ins;
　　Base1, b1=ins;
　　Base2, b2=ins;
　　派生和d=ins;
　　
　　b1.f ();
　　b2.g ();
　　d.f ();
　　d.g ();
　　d.h ();
　　}

代码采用了多继承,是为了更多的分析出g++的实现本质,用UML简单的画一下继承关系:

c++虚函数在g++中的实现方法

示例代码UML图

代码的输出结果和预期的一致,c++实现了虚函数覆盖功能,代码输出如下:

派生::f () 　　派生:g () 　　派生:f () 　　派生:g () 　　派生:h ()

开始分析!

我写这篇文章的重点是尝试解释g++编译在底层是如何实现虚函数覆盖和动态绑定的,因此我假定你已经明白基本的虚函数概念以及虚函数表(vtbl)和虚函数表指针(vptr)的概念和在继承实现中所承担的作用,如果你还不清楚这些概念,建议你在继续阅读下面的分析前先补习一下相关知识,陈皓的《c++虚函数表解析》系列是一个不错的选择。

通过本文,我将尝试解答下面这三个问题:

<李>

g++如何实现虚函数的动态绑定?

<李>

vtbl在何时被创建? vptr又是在何时被初始化?

<李>

在Linux中运行的c++程序虚拟存储器中,vptr, vtbl存放在虚拟存储的什么位置?

首先是第一个问题:

g++如何实现虚函数的动态绑定?

这个问题乍看简单,大家都知道是通过vptr和vtbl实现的,那就让我们刨根问底的看一看,g++是如何利用vptr和vtbl实现的。

第一步,使用-fdump-class-hierarchy参数导出g++生成的类内存结构:

 Vtable Base1
　　Base1:: _ZTV5Base1: 3 u条目
　　0 (int (*) (…)) 0
　　4 (int (*) (…)),_ZTI5Base1)
　　8 Base1: f
　　
　　类Base1
　　大?4=4一致
　　基地大?4基地对齐=4
　　Base1 (0 xb6acb438) 0几乎空无一人
　　vptr=((,Base1: _ZTV5Base1) + 8 u)
　　
　　的Vtable Base2
　　Base2:: _ZTV5Base2: 3 u条目
　　0 (int (*) (…)) 0
　　4 (int (*) (…)),_ZTI5Base2)
　　8 Base2: g
　　
　　类Base2
　　大?4=4一致
　　基地大?4基地对齐=4
　　Base2 (0 xb6acb474) 0几乎空无一人
　　vptr=((,Base2: _ZTV5Base2) + 8 u)
　　
　　Vtable为派生
　　派生::_ZTV7Derived: 8 u条目
　　0 (int (*) (…)) 0
　　4 (int (*) (…)),_ZTI7Derived)
　　8派生:f
　　12派生:g
　　16派生:h
　　20 (int (*) (…)) 0 x000000004
　　24 (int (*) (…)),_ZTI7Derived)
　　28派生::_ZThn4_N7Derived1gEv
　　
　　类的派生
　　大?8=4一致
　　基础尺寸一致=4=8基地
　　派生(0 xb6b12780) 0
　　vptr=((,派生:_ZTV7Derived) + 8 u)
　　Base1 (0 xb6acb4b0) 0几乎空无一人
　　初选,派生(0 xb6b12780)
　　Base2 (0 xb6acb4ec) 4几乎空无一人
　　vptr=((,派生:_ZTV7Derived) + 28 u)

如果看不明白这些乱七八糟的输出,没关系(当然能看懂更好),把上面的输出转换成图的形式就清楚了:

c++虚函数在g++中的实现方法

vptr和vtbl

其中有几点尤其值得注意:

<李>

我用来测试的机器是32位机,所有vptr占4个字节,每个vtbl中的函数指针也是4个字节

c++虚函数在g++中的实现方法