C++类模型漫谈（三）

系统基于32位，MSVC编译器，VS开发工具

1、上篇直接通过类型对象调用成员函数，这种方式无法实现多态。所谓多态意思对函数的调用呈现出不同的形态。

下面这个例子中 a_ptr为指向a_obj的指针，当调用虚函数时，不再像之前一样直接调用了，而是先从虚函数表获取函数地址间接调用。

而如果是调用非虚函数，没差别，不管是通过函数指针还是对象的方式调用，都是汇编代码直接生成了函数地址调用，效率高。

我们看到拥有虚函数的a_obj对象多出了一个__vfptr指针变量（放在对象首地址处），指向存放函数指针的虚函数表。32位环境下，指针大小通常为4个字节，所以这个时候输出sizeof(a_obj)为12个字节

class TypeA { public: char a1 = 10; int a2 = 20; void virtual TypeA_Method1() { cout << "TypeA::TypeA_Method1" << endl; } void TypeA_Method2() { cout << "TypeA::TypeA_Method2" << endl; } }; int main() { TypeA a_obj; TypeA* a_ptr = &a_obj; a_ptr->TypeA_Method1();//通过虚函数表间接调用虚函数 a_ptr->TypeA_Method2();//直接调用非函数 cout << sizeof(a_obj) << endl;//输出12 return 1; }

2、类的单继承模式下，多态的实现。TypeB继承了TypeA,  b_obj中自然也包含了TypeA子对象，按照先TypeA子对象，再TypeB自己定义的那部分b1、b2。

因为两个类都定义了虚函数，所以无脑的实现方式是，有两个__vfptr，分别指向对应的虚函数表。

TypeB重写了TypeA的TypeA_Method1，所以对应的TypeA子对象的的虚表中函数指针为&TypeB::TypeA_Method1，TypeB自己部分的虚表中存了一个&TypeB::TypeB_Method1。

不过编译器发现可以把两个虚表合在一起，所以实际情况只会出现一个虚表，一个__vfptr。

class TypeA { public: char a1 = 10; int a2 = 20; void virtual TypeA_Method1() { cout << "TypeA::TypeA_Method1" << endl; } void virtual TypeA_Method2() { cout << "TypeA::TypeA_Method2" << endl; } }; class TypeB :public TypeA { public: char b1 = 30; int b2 = 40; void virtual TypeA_Method1() { //重写TypeA的虚函数 cout << "TypeB::TypeA_Method" << endl; } void virtual TypeB_Method1() { cout << "TypeB::TypeB_Method" << endl; } }; int main() { TypeB b_obj; TypeA* a_ptr = &b_obj; TypeB* b_ptr = &b_obj; a_ptr->TypeA_Method1();//TypeA类型指针调用重写的TypeA_Method1虚函数 b_ptr->TypeA_Method1();//TypeB类型指针调用重写的TypeA_Method1虚函数 b_ptr->TypeA_Method2();//TypeB类型指针调用继承下来的TypeA_Method2虚函数 b_ptr->TypeB_Method1();//TypeB类型指针调用自己的虚函数TypeB_Method1 return 1; }

原来TypeA中的TypeA_Method1函数，被TypeB类中重写了，这个时候虚表存的是&TypeB::TypeA_Method1 a_ptr->TypeA_Method1()   查找__vfptr中虚表中的TypeA_Method1，得到&TypeB::TypeA_Method1 b_ptr->TypeA_Method1()   查找__vfptr中虚表中的TypeA_Method1，得到&TypeB::TypeA_Method1 b_ptr->TypeA_Method2()   查找__vfptr中虚表中的TypeA_Method2，得到&TypeA::TypeA_Method2 b_ptr->TypeB_Method1()   查找__vfptr中虚表中的TypeB_Method1，得到&TypeB::TypeB_Method1 如果a_ptr->TypeB_Method1()呢？ 虽然此时看到好像虚表中也包含了TypeB_Method1,  但是该函数是属于TypeB类型中定义的，我们可以看到合并之前 并不存在于TypeA那部分的虚表中，所以这个时候调用是提示不存在的。

3、上面的例子是两个虚表进行了合并，现在设计一个合并不了的，让TypeC继承TypeA和TypeB。

c_obj中包含了TypeA子对象和TypeB子对象，按照顺序排下来，最后包含了TypeC类自己定义的c1、c2。

因为这三个类，都有自己的虚函数，所以正常无脑的做法，可以给每个类都安插一个__vfptr, 指向对应的虚表。

同样道理TypeA子对象部分其实就是c_obj的起始地址，所以把这两部分的虚函数合并一起，而TypeB子对象部分无法合并，单独一个虚表

所以实际c_obj内存中会出现两个__vfptr 对应两张虚表。

总结：不管是完整对象、或者是子对象，都会尝试把各自的__vfptr放到各自内存区域的起始地址处。因为TypeA子对象和TypeC对象起始地址相同，而__vfptr都想放在各自的起始位置处，所以直接合并用一个__vfptr，两个子虚表也合并一起了

可以想像成两个__vfptr上下重叠一起，对应的虚表也是重叠在一起。而TypeB子对象__vfptr也放在了起始位置，即&c_obj的值+12位置处。

class TypeA { public: char a1 = 10; int a2 = 20; void virtual TypeA_Method1() { cout << "TypeA::TypeA_Method1" << endl; } void virtual TypeA_Method2() { cout << "TypeA::TypeA_Method2" << endl; } }; class TypeB { public: char b1 = 30; int b2 = 40; void virtual TypeB_Method1() { cout << "TypeB::TypeB_Method1" << endl; } }; class TypeC :public TypeA, public TypeB { public: char c1 = 50; int c2 = 60; void virtual TypeA_Method1() {//重写了TypeA中的TypeA_Method1 cout << "TypeC::TypeA_Method1" << endl; } void virtual TypeB_Method1() {//重写了TypeB中的TypeB_Method1 cout << "TypeC::TypeB_Method1" << endl; } void virtual TypeC_Method1() {//TypeC自己的函数TypeC_Method1 cout << "TypeC::TypeC_Method1" << endl; } }; int main() { TypeC c_obj; TypeB* b_ptr = &c_obj; TypeC* c_ptr = &c_obj; b_ptr->TypeB_Method1();//b_ptr指针调用TypeB类型中定义的函数TypeB_Method1 c_ptr->TypeB_Method1();//c_ptr指针调用TypeB类型中定义的函数TypeB_Method1 return 1; }

TypeB*  b_ptr=&c_obj   c_obj的起始地址为0，而TypeB子对象部分的起始地址为12，所以这句代码的结果是编译器直接通过c_ptr+12的方式，得到的地址作为b_ptr指针的值。b_ptr指向了地址12开始的12-23空间范围的Type子对象。 b_ptr->TypeB_Method()   编译器检测到TypeB_Method函数是TypeB类型中定义的，而这个时候b_ptr也是指向TypeB子对象，所以直接从12地址的__vfptr获取虚表地址，再从对应虚表中查到&TypeC::TypeB_Method1函数指针调用。这里是TypeC重写后的函数，调用该函数this需要c_obj对象的指针，但此时的b_ptr是指向TypeB子对象，因此需调调整。编译器有时候会生成一个thunk函数，函数里面先执行this+=12，用以调整this指针，再跳转到&TypeC::TypeB_Method1执行。因此这种情况下虚表里存的是&thunk指针。 c_ptr->TypeB_Method()    编译器检测到TypeB_Method函数是TypeB类型中定义的，而此时c_ptr是指向TypeC对象，所以只能通过c_ptr+12的方式定位到TypeB子对象处，从定位到的地址拿到__vfptr，再找到对应的虚函数&TypeC::TypeB_Method1指针调用，传入c_ptr当做this指针。