C++對象布局及多態實現之帶虛函數的類

2019-11-17 05:09:22

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供稿：網友

　　假如類中存在虛函數時，情況會怎樣呢？我們知道當一個類中有虛函數時，編譯器會為該類產生一個虛函數表，并在它的每一個對象中插入一個指向該虛函數表的指針，通常這個指針是插在對象的起始位置。所謂的虛函數表實際就是一個指針數組，其中的指針指向真正的函數起始地址。

我們來驗證一下，定義一個無成員變量的類C040，內含一個虛函數。

strUCt C040
{
　virtual void foo() {}
};

　　運行如下代碼打印它的大小及對象中的內容。

PRINT_SIZE_DETAIL(C040)
　　結果為：

The size of C040 is 4
The detail of C040 is 40 b4 45 00

　　果然它的大小為4字節，即含有一個指針，指針指向的地址為0x0045b440。

　　同樣再定義一個空類C050，派生自類C040。

struct C050 : C040
{};

　　由于虛函數會被繼續，且維持為虛函數。那么類C050的對象中同樣應該含有一個指向C050的虛函數表的指針。

　　運行如下代碼打印它的大小及對象中的內容。

PRINT_SIZE_DETAIL(C050)
　　結果為：

The size of C050 is 4
The detail of C050 is 44 b4 45 00

　　果然它的大小也為4字節，即含有一個指向虛函數表(后稱虛表)的指針(后稱虛表指針)。

　　虛表是類級別的，類的所有對象共享同一個虛表。我們可以生成類C040的兩個對象，然后通過觀察對象的地址、虛表指針地址、虛表地址、及虛表中的條目的值(即所指向的函數地址)來進行驗證。

　　運行如下代碼：

C040 obj1, obj2;
PRINT_VTABLE_ITEM(obj1, 0, 0)
PRINT_VTABLE_ITEM(obj2, 0, 0)

　　結果如下：

obj1 : objadr:0012FDC4 vpadr:0012FDC4 vtadr:0045B440 vtival(0):0041D834
obj2 : objadr:0012FDB8 vpadr:0012FDB8 vtadr:0045B440 vtival(0):0041D834

　　(注：第一列為對象名，第二列(objadr)為對象的內存地址，第三列(vpadr)為虛表指針地址，第四列(vtadr)為虛表的地址，第五列(vtival(n))為虛表中的條目的值，n為條目的索引，從0開始。后同)

　　果然對象地址不同，虛表指針(vpadr)位于對象的起始位置，所以它的地址和對象相同。兩個對象的虛表指針指向的是同一個虛表，因此(vtadr)的值相同，虛表中的第一條目(vtival(0))的值當然也一樣。

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