【C++】多态(下)-阿里云开发者社区

【C++】多态(下)

2023-05-25 66

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简介： 【C++】多态(下)

1.单继承中的虚函数表

整体代码

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
    virtual void Func1()
    {
        cout << "Base::Func1()" << endl;
    }
    virtual void Func2()
    {
        cout << "Base::Func2()" << endl;
    }
    void Func3()
    {
        cout << "Base::Func3()" << endl;
    }
private:
    int _b = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
    virtual void Func1()
    {
        cout << "Derive::Func1()" << endl;
    }
    virtual void Func4()
    {
        cout << "Base::Func4()" << endl;
    }
private:
    int _d = 2;
};
typedef void(*VF_PTR)();    
//  typedef void(*)() VF_PTR;
void PrintVFTable(VF_PTR table[])//函数指针数组
{
    int i = 0;
    for (i = 0; table[i] != nullptr; i++)
    {
        printf("[%d]:%p\n",i, table[i]);
        VF_PTR f = table[i];
        f();
    }
}
int main()
{
    Base b;
    Derive d;
    PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)&b);
    cout << endl;
    PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)&d);
    return 0;
}

在子类中实现一个虚函数Func4，但是不构成重写

Func4函数并没有进入虚表中

通过查询内存发现，虚表指针中存在三个地址，而其中两个正好为监视中的两个地址

猜测 0x00c4146a 就是Func4的地址

用程序打印虚表

虚表本质是一个函数指针数组

VS中在数组最后放了一个nullptr，这样就可以解决在不同虚表中的个数不同的问题

typedef一个函数指针为VF_PTR

正常来说要写成将VF_PTR放在后面

但是由于函数指针的特殊性，定义变量都要放在中间

如何寻找到虚表地址

想要虚表的地址，就可以通过找到虚表的指针

而这个虚表指针在对象中，这个指针在对象的前4个(32位)或者8个字节(64位)上面

以32位为例，如何取对象的前4个字节

强制转换为int*

* (int* )&b

首先取到Base* ，将其强制转换为int*，代表前四个字节的地址，再解引用是int类型，把前四个字节取出来

但是由于PrintVFTable函数参数是函数指针数组

(VF_PTR*) * (int *)&b

如果这个数组是int类型，就需要一个int * 指针去指向

同理，该数组为 VF_PTR类型，需要一个VF_PTR *指针去指向

所以需将 int 类型再次强制转换为 VF_PTR * ,使其指向这个数组

缺陷

但是这种写法具有一定的局限性，只能在32位跑，因为32位指针大小为4个字节

而64位下就不行了，64位下指针大小为8个字节

运行程序打印虚表，确实了解到多了一个地址

把虚表的地址拿出来赋给函数指针，用函数指针去调用函数

这里发现监视中没有出现的地址确实是Func4函数的地址

虚表存在哪里？

由于常量区地址与虚表的地址最为接近，所以说明虚表在常量区/代码段上

2.多继承中的虚函数表

整体代码

class Base1 {
public:
    virtual void func1() { cout << "Base1::func1" << endl; }
    virtual void func2() { cout << "Base1::func2" << endl; }
private:
    int b1;
};
class Base2 {
public:
    virtual void func1() { cout << "Base2::func1" << endl; }
    virtual void func2() { cout << "Base2::func2" << endl; }
private:
        int b2;
};
class Derive : public Base1, public Base2 {
public:
    virtual void func1() { cout << "Derive::func1" << endl; }
    virtual void func3() { cout << "Derive::func3" << endl; }
private:
    int d1;
};
typedef void(*VF_PTR)();    
//  typedef void(*)() VF_PTR;
void PrintVFTable(VF_PTR table[])//函数指针数组
{
    int i = 0;
    for (i = 0; table[i] != nullptr; i++)
    {
        printf("[%d]:%p->", i, table[i]);
        VF_PTR f = table[i];
        f();
    }
}
int main()
{
    Derive d;
    PrintVFTable(  (VF_PTR*) *(int*) &d);
    cout << endl;
    /*PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)( (char*)&d+ sizeof(Base1) ) );*/
    Base2* ptr2 = &d;
    PrintVFTable((VF_PTR*)*(int*)(ptr2));
    return 0;
}

寻找虚表地址

Derive 作为Base1 和Base2的子类，所以Derive内部有两张虚表

正常来说，Derive内部还存在一个func3函数，这个函数放在哪里了呢？

借助打印虚表来查看，这里的打印虚表依旧可以使用单继承中的那个

base1的虚表指针正好在对象的前4个字节处，直接可以使用求出虚表指针去指向base1的虚表

方法1 ： base2的虚表指针需要加上base1的大小

但是这里要注意一个问题，若写成 PrintVFTable((VF_PTR*)(int)( &d+ sizeof(Base1) ) )

写的并不对，d本身是一个Derive类型，&d后变为Derive* 的一个指针，+1 跳转的是Derive类型的字节大小

而该设计想要每次+1跳转1个字节，所以需要强制转换char*

方法2 ：切片自动偏移

两种方法的结果都是一样的

注意事项

多继承派生类增加的的虚函数在第一个虚表中

多继承重写后的func1地址为什么不同？

ptr1调用函数——一次jmp

找到 Base1虚表里的地址 0x00e21230 ，再call这个地址

只需要jmp一次就可以找到实际真正执行的函数地址ptr1调用地址属于正常调用

ptr2 调用函数——多次jmp

ptr2调用地址，需要多次jmp 才能找到真正的函数地址

ecx存的是this指针

ecx,8 目的是修正this指针的位置

最终Base1和Base2都是执行同一个函数的指令

ptr1->func1 调用的是子类的func1函数，ptr1指向调用对象的开始
ptr2并没有指向子类对象的开始，此时调用子类对象的func1函数，this指针指向中间的位置不对了，所以需要修正this指针，使之指向子类对象开始的地方

文章标签：

C++

关键词：

C++多态

【C++】多态(下)

1.单继承中的虚函数表