从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)
下面是c++源码:
class Top {//虚基类 public: int i; Top(int ii) { i = ii; } virtual int getTop() { cout << (long)this << endl; return 1; } }; class Left : public virtual Top { public: int j; Left(int jj, int ii) : Top(ii) { j = jj; } int getTop() { return 2; } virtual int getLeft() { return 1; } }; class Right : public virtual Top { public: int k; Right(int kk, int ii) : Top(ii) { k = kk; } int getTop() { return 3; } virtual int getRight() { return 1; } }; class Bottom : public Left, public Right { public: int l; Bottom(int ll, int jj, int kk, int ii) : Top(ii), Left(jj, ii), Right(kk, ii) { l = ll; } int getTop() { cout << (long)this << endl; return 4; } int getLeft() { return 2; } int getRight() { return 2; } virtual int getBottom() { return 1; } }; int main() { Bottom b(1, 2, 3, 4); Bottom* bp = &b; //向上转换为Left Left* lp = bp; int lleft = lp->getLeft(); int ltop = lp->getTop(); //向上转换为Right Right* rp = bp; int rright = rp->getRight(); int rtop = rp->getTop(); //向上转换为Top Top* tp = bp; int ttop =tp->getTop(); //bp指针自己调用 int btop = bp->getTop(); int bleft = bp->getLeft(); int bright = bp->getRight(); int bbottom = bp->getBottom(); };
其中,每一个类都有自己独有的一个虚函数,子类都会复写从父类继承而来的虚函数。
下面是main函数中的汇编码:
; 60 : int main() { push ebp mov ebp, esp sub esp, 84 ; 为程序中的变量预留存储空间,其中对象b占用40byte ; 61 : Bottom b(1, 2, 3, 4); push 1;压入标志,1表示调用虚基类构造函数 0表示不调用虚基类构造函数 push 4;压栈4,为对象b构造函数传递参数 push 3;压栈3,为对象b构造函数传递参数 push 2;压栈2,为对象b构造函数传递参数 push 1;压栈1,为对象b构造函数传递参数 lea ecx, DWORD PTR _b$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx,作为隐含参数传递给b的构造函数 call ??0Bottom@@QAE@HHHH@Z ; 调用对象b的构造函数 ; 62 : Bottom* bp = &b; lea eax, DWORD PTR _b$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器eax mov DWORD PTR _bp$[ebp], eax;将对象b的首地址给指针bp ; 63 : //向上转换为Left ; 64 : Left* lp = bp; mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx mov DWORD PTR _lp$[ebp], ecx;将对象b的首地址给指针lp(因为父类Left对象首地址和对象b首地址一样) ; 65 : int lleft = lp->getLeft(); mov edx, DWORD PTR _lp$[ebp];将父类Left对象首地址给edx寄存器 mov eax, DWORD PTR [edx];获取寄存器edx里面的内容(即vftable,虚表首地址)给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _lp$[ebp];将父类Left对象首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [eax];将虚表首地址处内存内容(即虚函数getLeft的首地址)给寄存器edx call edx;调用getLeft函数 mov DWORD PTR _lleft$[ebp], eax;寄存器eax里面含有getLeft函数返回的结果,写入变量lleft里面 ; 66 : int ltop = lp->getTop(); mov eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类对象Left的首地址给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移父类对象Left首地址4byte处内存内容(即vbtable的首地址)给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top对象的虚表指针偏移父类Left对象vbtable指针的偏移量),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获父类对象Left的首地址给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移父类对象Left首地址4byte处内存内容(即vbtable的首地址)给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top对象的虚表指针偏移父类Left对象vbtable指针的偏移量),给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类对象Left的首地址给寄存器ecx lea ecx, DWORD PTR [ecx+eax+4];ecx存放父类Left首地址,eax存放虚基类Top到父类Left对象的vbtable指针处的偏移量,两者相加,再加上 ;父类Left对象自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top对象首地址,给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类Left对象的首地址给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax+edx+4];寄存器eax存放父类Left对象首地址,寄存器edx存放虚基类Top到父类对象vbtable指针处偏移量,两者相加, ;再加上父类Left对象自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top对象的首地址,然后在取虚基类Top对象首地址 ;处内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx];将虚表首地址处内容(即虚函数getTop的首地址)给寄存器eax call eax;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _ltop$[ebp], eax;寄存器eax里面含有调用getTop函数的返回值,写入变量ltop ; 67 : //向上转换为Right ; 68 : Right* rp = bp; cmp DWORD PTR _bp$[ebp], 0;比较对象b首地址是否为0,即判断bp指针是否为空 je SHORT $LN3@main;如果bp指针为空,就会跳转到标号$LN3@main处执行,否则顺序执行 这里顺序执行 mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx add ecx, 12 ; 将对象b的首地址加上12,的到父类Right对象首地址,存到寄存器ecx mov DWORD PTR tv133[ebp], ecx;将父类Right的首地址给临时变量tv133 jmp SHORT $LN4@main;跳转掉标号$LN4@main处执行 $LN3@main: mov DWORD PTR tv133[ebp], 0;如果指针bp为空指针,临时变量tv133将会赋值0 $LN4@main: mov edx, DWORD PTR tv133[ebp];将临时变量tv133的值给寄存器edx mov DWORD PTR _rp$[ebp], edx;将寄存器edx的内容给rp指针。要是bp指针判断不为空,rp指针保存的就是父类Right对象首地址 ;这里完成了bp指针到rp指针的转化 ;在转化的过程中之所以要判断bp指针是否为0,是因为rp指针所指向的内存地址,是由bp指向的内存地址 ;加上一定的偏移量得来(这里是12byte),如果不进行判断,一旦bp为空指针,rp就会指向错误的内存。编译器必须防止 ;这类错误发生 ; 69 : int rright = rp->getRight(); mov eax, DWORD PTR _rp$[ebp];将父类Right对象首地址给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];将父类Right对象首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址,给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [edx];获取虚表首地址处的内容(即虚函数getRigt首地址)给寄存器eax call eax;调用getRight函数 mov DWORD PTR _rright$[ebp], eax;eax里面含有调用getRight函数后的返回结果,这里将结果写给rright变量 ; 70 : int rtop = rp->getTop(); mov ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];将父类Right对象的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移父类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移父类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址给寄存器edx lea ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx寄存器里面保存的是父类Right对象首地址,ecx里面保存的是虚基类Top的虚表指针到父类Right对象vbtable的偏移量 ;两者相加,再加上父类Right对象自身的vptr指针大小4byte,即的到虚基类Top对象首地址,将该地址保存到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象首地址给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx寄存器里面保存的是父类Right对象首地址,eax里面保存的是虚基类Top的虚表指针到父类Right对象vbtable的偏移量 ;两者相加,再加上父类Right对象自身的vptr指针大小4byte,即的到虚基类Top对象首地址,将该地址处内容(即vftable首地址) ;给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取vftable首地址处内容,即虚函数getTop的首地址,给寄存器edx call edx;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _rtop$[ebp], eax;eax里面含有调用函数返回的结果,保存到变量rtop ; 71 : //向上转换为Top ; 72 : Top* tp = bp; cmp DWORD PTR _bp$[ebp], 0;比较bp指针是否为0,即判断bp指针是否为空 jne SHORT $LN5@main;如果为空,就顺序执行,否则,就跳转到标号$LN5@main处执行 这里跳转到标号执行 mov DWORD PTR tv170[ebp], 0;将0赋给临时变量tv170 jmp SHORT $LN6@main;跳转到标号$LN6@main执行 $LN5@main: mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b首地址给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移对象b首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容,即虚基类Top虚表指针到vbtable指针的偏移量,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b的首地址给寄存器eax lea ecx, DWORD PTR [eax+edx+4];eax里面保存对象b的首地址,edx里面保存虚基类Top虚表指针对象b的vbtable指针的偏移量, ;两者相加,在加上对象b自身的vtpr指针大小(4byte),获得虚基类Top的首地址,存到寄存器ecx mov DWORD PTR tv170[ebp], ecx;将虚基类Top的首地址给临时变量tv170 $LN6@main: mov edx, DWORD PTR tv170[ebp];将tv170里面的内容给寄存器edx mov DWORD PTR _tp$[ebp], edx;将寄存器edx里面的内容给tp指针。如果bp指针不为空,那么tp指针保存的就是虚基类Top的首地址 ;到这里,由bp指针转换到top指针结束 ; 73 : int ttop =tp->getTop(); mov eax, DWORD PTR _tp$[ebp];获取虚基类首地址给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];将虚基类Top首地址处内存内容给寄存器edx,即将vftable首地址给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _tp$[ebp];将虚基类首地址给寄存器eax mov eax, DWORD PTR [edx];将虚表首地址处内容(即虚函数Top的首地址)给寄存器eax call eax;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _ttop$[ebp], eax;eax寄存器里面保存函数调用结果,写入变量ttop ;75
; 76 : int btop = bp->getTop(); mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器edx lea ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx里面保存有对象b的首地址,ecx里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx里面保存有对象b的首地址,eax里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取虚基类首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器eax,即虚函数getTop首地址 call edx;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _btop$[ebp], eax;eax保存函数getTop调用的返回结果,存放到btop变量 ; 77 : int bleft = bp->getLeft(); mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址保存到寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取对象b首地址处的内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [edx];获取虚表首地址处内容给寄存器eax,即虚函数getLeft的首地址 call eax;调用虚函数getLeft mov DWORD PTR _bleft$[ebp], eax;eax里面含有调用getLeft函数的返回结果,写入bleft变量 ; 78 : int bright = bp->getRight(); mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器ecx add ecx, 12 ; 将对象b的首地址加上12,即得到父类Right对象首地址,保存到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+12];edx寄存器保存对象b首地址,加上12得到父类Right对象首地址,然后将父类Right对象首地址 ;处内容(即vftable首地址)给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取虚表vftable首地址处内容(即虚函数getRight首地址),给寄存器edx call edx;调用虚函数getRight mov DWORD PTR _bright$[ebp], eax;eax里面保存调用函数getRight的结果,写入变量bright ; 79 : int bbottom = bp->getBottom(); mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取对象首地址内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移虚表vftable首地址4字节处内存内容(即虚函数getBottom的首地址),给寄存器eax call eax;调用虚函数getBottom mov DWORD PTR _bbottom$[ebp], eax;eax里面保存调用函数getBottom后的结果,写入变量bbottom ; 80 : ; 81 : ; 82 : }; xor eax, eax mov esp, ebp pop ebp ret 0 _main ENDP
下面是Bottom构造函数的汇编码:
??0Bottom@@QAE@HHHH@Z PROC ; Bottom::Bottom, COMDAT ; _this$ = ecx ; 44 : Bottom(int ll, int jj, int kk, int ii) : Top(ii), Left(jj, ii), Right(kk, ii) { push ebp mov ebp, esp push ecx;压栈ecx的目的是为了保存对象b的首地址预留空间 mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx寄存器里面保存着对象b的首地址,存到刚才预留的空间 cmp DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所代表的内存存放着调用Bottom构造函数之前压入的标志,这里将标志与0进行比较 je SHORT $LN1@Bottom;比较结果为0,即标志为0,就跳转到标号$LN1@Bottom处执行,避免重复调用虚基类构造函数 否则顺序执行 这里顺序执行 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];将对象b的首地址给寄存器eax mov DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Bottom@@7BLeft@@@;将??_8Bottom@@7BLeft@@@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入偏移对象 ;首地址4byte处内存,即赋值vbtable指针 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];将对象首地址给寄存器ecx mov DWORD PTR [ecx+16], OFFSET ??_8Bottom@@7BRight@@@;将??_8Bottom@@7BRight@@@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入偏移对象 ;首地址16byte处内存,即赋值vbtable指针 mov edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给寄存器edx push edx;压栈edx,给虚基类构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx add ecx, 32 ; 对象b的首地址加上32byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx,作为隐含参数传递给虚基类构造函数 call ??0Top@@QAE@H@Z ; 调用虚基类构造函数 $LN1@Bottom: push 0;压入标志0,用来判断调用Left构造函数时,是否调用虚基类的构造函数 mov eax, DWORD PTR _ii$[ebp];将参数ii的值给寄存器eax push eax;压栈eax,为Left构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _jj$[ebp];获取参数jj的值给寄存器ecx push ecx;压栈ecx,为Left构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址(也是父类Left对象的首地址),给寄存器ecx,作为隐含参数传递给Left构造函数 call ??0Left@@QAE@HH@Z ; 调用Left构造函数 push 0;压入标志0 用来判断调用Right构造函数时,是否调用虚基类Top的构造函数 mov edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii,给寄存器edx push edx;压栈edx,为Right构造函数传递参数 mov eax, DWORD PTR _kk$[ebp];获取参数kk,给寄存器eax push eax;压栈eax,为Right构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx add ecx, 12 ; 给对象b的首地址加上12,得到父类Right对象首地址,作为隐含参数传递给Right构造函数 call ??0Right@@QAE@HH@Z ; 调用Right构造函数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx mov DWORD PTR [ecx], OFFSET ??_7Bottom@@6BLeft@@@;将??_7Bottom@@6BLeft@@@所代表的内存首地址(vftable首地址)写入对象b的首地址处 mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址 mov DWORD PTR [edx+12], OFFSET ??_7Bottom@@6BRight@@@;将??_7Bottom@@6BRight@@@所代表的内存首地址(vftable首地址)写入偏移对象b首地址12byte处 ;即写到了父类Right对象的首地址处 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移对象b首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器eax mov DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Bottom@@6BTop@@@;eax存放对象b的首地址,edx存放虚基类Top的虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量 ;两者相加,再加上对象b自身首地址处的vptr指针大小,得到虚基类Top的首地址 ;将??_7Bottom@@6BTop@@@所代表的内存地址(vftable首地址)写入到虚基类首地址处 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内容,即获取虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,给寄存器eax sub eax, 28 ; 将上述获取的偏移量减28 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内容,即获取虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov DWORD PTR [edx+ecx], eax;edx保存对象那个b的首地址,ecx保存的是虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,两者相加,得? ;vtordisp的内存地址(关于vtordisp看文章下面提供的连接),将eax的值写入该内存 ;通过下面的内存布局图,可以看到eax的值为0 ; 45 : l = ll; mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _ll$[ebp];获取参数ll,给寄存器ecx mov DWORD PTR [eax+24], ecx;将参数ll的值写入偏移对象b首地址24byte处的内存,即为成员变量l赋值 ; 46 : } mov eax, DWORD PTR _this$[ebp] mov esp, ebp pop ebp ret 20 ; 00000014H ??0Bottom@@QAE@HHHH@Z ENDP ; Bottom::Bottom
下面是Left构造函数的汇编码:
??0Left@@QAE@HH@Z PROC ; Left::Left, COMDAT ; _this$ = ecx ; 16 : Left(int jj, int ii) : Top(ii) { push ebp mov ebp, esp push ecx;压栈ecx的目的,是为保留类Left的对象首地址预留空间 mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx寄存器保留类Left对象首地址,存放到刚才预留的空间 cmp DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所带表的内存存放着调用Left构造函数之前传入的标志 ;这里将标志与0比较 je SHORT $LN1@Left;如果标志为0,则跳到标号$LN1@Left处执行,不会调用虚基类的构造函数,否则,顺序执行,这里跳到标号处执行 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax mov DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Left@@7B@;将??_8Left@@7B@所代表的的内存地址(即vbtable的首地址),写入到偏移类Left对象首地址4byte处 mov ecx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给ecx寄存器 push ecx;压栈ecx,为调用虚基类构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left的首地址,给寄存器ecx add ecx, 16 ; 将类Left的首地址加上16byte,得到虚基类的首地址,作为隐含参数传递给虚基类的构造函数 call ??0Top@@QAE@H@Z ; 调用虚基类的构造函数 $LN1@Left: mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器edx mov DWORD PTR [edx], OFFSET ??_7Left@@6B0@@;将??_7Left@@6B0@@所代表的内存地址(即vftable首地址)写入类Left对象首地址处 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移类Left对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存的内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给edx mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给eax寄存器 mov DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Left@@6BTop@@@;eax寄存器里面存放有类Left对象的首地址,edx存放着虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量 ;两者相加,在加上类Left对象自身的vptr大小4byte,得到虚基类Top的首地址 ;将??_7Left@@6BTop@@@所带表的内存地址(即vftable首地址)写入到虚基类的首地址处 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Left对象的首地址4byte处的内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax sub eax, 12 ; eax的值减12,通过调试汇编,或者下面的内存布局可以算出,其值为0 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Left对象的首地址4byte处的内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器edx mov DWORD PTR [edx+ecx], eax;edx寄存器保存这类Left对象的首地址,ecx寄存器保存着虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量, ;二者相加,得到vtordisp所在内存(关于vtordisp,参看文章下面提供的链接) ;将eax的值写入该内存 ; 17 : j = jj; mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _jj$[ebp];将参数jj的值给寄存器ecx mov DWORD PTR [eax+8], ecx;将参数jj的值写入偏移类Left对象首地址8byte处内存,即给成员变量j赋值 ; 18 : } mov eax, DWORD PTR _this$[ebp] mov esp, ebp pop ebp ret 12 ; 0000000cH ??0Left@@QAE@HH@Z ENDP
下面是Right构造函数的汇编码:
??0Right@@QAE@HH@Z PROC ; Right::Right, COMDAT ; _this$ = ecx ; 30 : Right(int kk, int ii) : Top(ii) { push ebp mov ebp, esp push ecx;压栈ecx的目的,是为了保存类Right对象的首地址预留空间 mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx保存着类Right对象的首地址,存到刚才分配的空间里面 cmp DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所带表的内存存放着调用Right构造函数之前传入的标志,这里将标志与0比较 je SHORT $LN1@Right;如果标志等于0,跳转到标号$LN1@Right执行,不调用虚基类的构造函数,否则,顺序执行。这里跳转到标号执行 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器eax mov DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Right@@7B@;将??_8Right@@7B@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入到偏移类Right对象首地址4byte处内存 mov ecx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii,给寄存器ecx push ecx;压栈ecx,为调用虚基类构造函数传递参数 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx add ecx, 16 ; 将类Right对象的首地址加16,得到虚基类的首地址,存到寄存器ecx,作为隐含参数传递给虚基类构造函数 call ??0Top@@QAE@H@Z ; 调用虚基类的构造函数 $LN1@Right: mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器edx mov DWORD PTR [edx], OFFSET ??_7Right@@6B0@@;将??_7Right@@6B0@@所代表的内存地址(即vftable的首地址)写入到类Right对象的首地址处 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给eax寄存器 mov DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Right@@6BTop@@@;eax寄存器保存类Right对象首地址,edx寄存器保存虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上类Right对象自身的vptr大小(4byte),得到虚基类的首地址 ;将??_7Right@@6BTop@@@所带表的内存地址(即vftable首地址)写入到虚基类对象的首地址处 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax sub eax, 12 ; eax的值减12,通过汇编调试或者内存布局可以发现,其值为0 mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器edx mov DWORD PTR [edx+ecx], eax;寄存器edx里面保存着类Right的首地址,ecx寄存器保存着虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量 ;两者相加,得到vtordisp的内存地址(关于vtrodisp参看文章后面的额链接) ; 31 : k = kk; mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _kk$[ebp];获取参数kk的值,给寄存器ecx mov DWORD PTR [eax+8], ecx;将参数的值写入到偏移类Right对象首地址8byte处,即为成员变量k赋值 ; 32 : } mov eax, DWORD PTR _this$[ebp] mov esp, ebp pop ebp ret 12 ; 0000000cH ??0Right@@QAE@HH@Z ENDP ; Right::Right
下面是Top构造函数的汇编码:
??0Top@@QAE@H@Z PROC ; Top::Top, COMDAT ; _this$ = ecx ; 5 : Top(int ii) { push ebp mov ebp, esp push ecx;压栈的目的是为了保存虚基类对象的首地址预留空间 mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx里面存放虚基类对象的首地址,存放到刚才分配的空间 mov eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取虚基类对象的首地址,给寄存器eax mov DWORD PTR [eax], OFFSET ??_7Top@@6B@;将??_7Top@@6B@所代表的的内存地址,即vftale首地址,写入虚基类对象首地址处 ; 6 : i = ii; mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取虚基类对象首地址的值,给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给寄存器edx mov DWORD PTR [ecx+4], edx;将参数ii的值写入偏移虚基类对象首地址4byte处,即给成员变量i赋值 ; 7 : } mov eax, DWORD PTR _this$[ebp] mov esp, ebp pop ebp ret 4 ??0Top@@QAE@H@Z ENDP ; Top::Top
下面是类的继承关系图:
下面是4个类的内存布局:
关于Left Right 和Bottom中的vtordisp,请参看链接《关于vtrodisp知多少》
上面的内存布局也看以通过cmd命令行来查看,查看方法请参考链接《c++中如何查看一个类的内存布局》。有了它,对于其他类型的虚继承以及任何类的内存布局,都可以自行分析。例如:查看Bottom的内存布局,结果如下:
从Bottom的内存布局我们可以发现,其对象含有2个vbtable指针,3个vptr指针。其中第一个vptr指针为类Bottom对象和父类Left子对象共享,其vftable存储的是类Bottom和类Left的虚函数地址(不包括继承自虚基类);而第二个vptr指针指向的vftable存储的是类Right的虚函数地址(不包括继承自虚函数)。第三个vptr指向的vtable存储的是虚基类自己的虚函数。有了这些指针,就可以合理的运用多态,调用虚函数。
从main函数的汇编码中,我们还可以发现,当调用虚函数,作为隐含参数传递的this指针(由ecx传递)并不都是实际的对象首地址,而传递的是当前被调用虚函数原来所在类的首地址。比如main函数里面的这一段汇编码:
; 76 : int btop = bp->getTop(); mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器edx lea ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx里面保存有对象b的首地址,ecx里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx里面保存有对象b的首地址,eax里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取虚基类首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器eax,即虚函数getTop首地址 call edx;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _btop$[ebp], eax;eax保存函数getTop调用的返回结果,存放到btop变量
bp调用虚函数,而传递的隐含参数(this指针,由ecx寄存器传递,也就是上面助记符为lea所在代码)是虚基类Top对象的首地址。所以,当在getTop函数里面需要操作this指针时,都会有一个this指针的转换操作,使this指针指向调用当前虚函数的实际对象首地址。这个转换的值就是上面用cmd查看Bottom内存布局时最后4行显示的结果,它们存储在相应的虚表里,从上面的查看结果也可以看到。