C++虚继承初探
2010-06-01 23:22 curer 阅读(3985) 评论(8) 编辑 收藏 举报昨天和同学对c++虚继承这部分 产生了一些争论，发觉自己对技术越来越浮躁了。不得不痛下决心。一看c++虚继承的内部实现（很浅很浅的看看）。
以下内容来自自己实验，希望各位大哥指点。当然要想获得权威的解释，看《Inside C++ Object Model》
让我们从最简单的开始。以下测试代码。
代码
class Base
{
public:
Base()
{
printf("Base construct!\n");
}
//virtual void Test()=0;
virtual void f()
{
printf("Base\n");
}
virtual void f2()
{
printf("Base2\n");
}
virtual void f3()
{
printf("Base3\n");
}
void f4()
{
printf("Base4\n");
}
};
class Derived: public Base
{
public:
Derived()
{
printf("Derived construct!\n");
}
virtual void f()
{
printf("Derived\n");
}
virtual void f2()
{
printf("Derived2\n");
}
virtual void f3()
{
printf("Derived3\n");
}
void f4()
{
printf("Derived4\n");
}
/*virtual void Test()
{
printf("test\n");
}*/
};
int main()
{
Base *p=new Base;
p->f();
p->f2();
p->f3();
p->f4();
/*Base *p = new Derived;*/
p = new Derived;
p->f();
p->f2();
p->f3();
p->f4();
//p->Test();
delete p;
return 0;
}以下是在我的环境下反汇编的部分代码。我的环境是vs2008 默认的Release。
.text:00401060 ; int __cdecl main(int argc, const char **argv, const char **envp)
.text:00401060 _main proc near ; CODE XREF: __tmainCRTStartup+10Ap
.text:00401060
.text:00401060 argc = dword ptr 4
.text:00401060 argv = dword ptr 8
.text:00401060 envp = dword ptr 0Ch
.text:00401060
.text:00401060 push esi
.text:00401061 push edi
.text:00401062 push 4 ; unsigned int
.text:00401064 call ??2@YAPAXI@Z_0 ; operator new(uint)
.text:00401069 mov edi, ds:__imp__printf
.text:0040106F mov esi, eax
.text:00401071 add esp, 4
.text:00401074 test esi, esi
.text:00401076 jz short loc_40108A
.text:00401078 push offset aBaseConstruct ; "Base construct!\n"
.text:0040107D mov dword ptr [esi], offset ??_7Base@@6B@ ; const Base::`vftable'
.text:00401083 call edi ; __imp__printf
.text:00401085 add esp, 4
.text:00401088 jmp short loc_40108C.text:0040107D mov dword ptr [esi], offset ??_7Base@@6B@ ; const Base::`vftable' 是关键，根据上面分析，将指向Base类
的虚表的指针保存到了向堆中分配的空间中，也就是 esi=**base_vtbl
.text:0040108C mov eax, [esi]
.text:0040108E mov edx, [eax] ;这里就好理解了，eax=*base_vtbl，edx=base_vtbl
.text:00401090 mov ecx, esi
.text:00401092 call edx ;调用虚表中的第一个函数以下类推
.text:00401094 mov eax, [esi]
.text:00401096 mov edx, [eax+4]
.text:00401099 mov ecx, esi
.text:0040109B call edx
.text:0040109D mov eax, [esi]
.text:0040109F mov edx, [eax+8]
.text:004010A2 mov ecx, esi
.text:004010A4 call edx
.text:004010A6 push offset aBase4 ; "Base4\n" ;这里看出了非虚函数的优势，效率高，直接调用函数
.text:004010AB call edi ; __imp__printf
这是Base虚表内容
.rdata:0040216C ; const Base::`vftable'
.rdata:0040216C ??_7Base@@6B@ dd offset ?f@Base@@UAEXXZ ; DATA XREF: _main+1Do ;这里每个标号都指向相应函数
.rdata:0040216C ; _main+62o
.rdata:0040216C ; Base::f(void)
.rdata:00402170 dd offset ?f2@Base@@UAEXXZ ; Base::f2(void)
.rdata:00402174 dd offset ?f3@Base@@UAEXXZ ; Base::f3(void)
.rdata:00402178 dd offset ??_R4Derived@@6B@ ; const Derived::`RTTI Complete Object Locator' ;这个不懂
Base 还是比较简单的，让我们看Derived
.text:004010BD push offset aBaseConstruct ; "Base construct!\n"
.text:004010C2 mov dword ptr [esi], offset ??_7Base@@6B@ ; const Base::`vftable'
.text:004010C8 call edi ; __imp__printf
.text:004010CA push offset aDerivedConstru ; "Derived construct!\n"
.text:004010CF mov dword ptr [esi], offset ??_7Derived@@6B@ ; const Derived::`vftable'
.text:004010D5 call edi ; __imp__printf
.text:004010D7 add esp, 8
可见在构造函数中和我们想象的完全一样，从基类开始，不过需要注意一点，最后esi=**Derived_vtbl
以后的代码完全和在基类中调用函数一致。看来在VS2008中，c++的虚表其实就是数组（原来居然还以为是链表，不过似乎也有的编译器
是用链表实现的）。这个例子的确不复杂，但是事实上却没有这么简单。看下一个稍微复杂一点的。
class A
{
public:
A()
{
printf("A construct\n");
}
virtual void f(){printf("A_F\n");}
};
class B
{
public:
B()
{
printf("B construct\n");
}
virtual void f(){printf("B_F\n");}
virtual void g(){printf("B_G\n");}
};
class C: public A,public B
{
public:
C()
{
printf("C construct\n");
}
void f(){printf("C_f\n");}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
A *a=new A;
B *b=new B;
C *c=new C;
a->f();
b->f();
b->g();
c->f();
return 0;
}
先不看结果，花几分钟思考一下，class C 的虚表结构是什么？
首先看代码，发现在class C中首先有一点不同，这个是之前的在class A,classB,classC中都是默认构造函数的代码
.text:00401077 push 8 ; unsigned int ;以前class只放一个指针，现在2个了。
.text:00401079 call ??2@YAPAXI@Z_0 ; operator new(uint)
.text:0040107E add esp, 4
.text:00401081 test eax, eax
.text:00401083 jz short loc_40109D
.text:00401085 mov dword ptr [eax+4], offset ??_7B@@6B@ ; const B::`vftable'
.text:0040108C mov dword ptr [eax], offset ??_7C@@6BA@@@ ; const C::`vftable'{for `A'}
.text:00401092 mov dword ptr [eax+4], offset ??_7C@@6BB@@@ ; const C::`vftable'{for `B'}
.text:00401099 mov edi, eax
.text:0040109B jmp short loc_40109F
这个是上面代码真正的反汇编代码，对比下，就可能对上面代码为什么有一个这么冗余的代码，似乎有些感觉了。
.text:004010A6 push offset aAConstruct ; "A construct\n"
.text:004010AB mov dword ptr [esi], offset ??_7A@@6B@ ; const A::`vftable'
.text:004010B1 call edi ; __imp__printf
.text:004010B3 push offset aBConstruct ; "B construct\n"
.text:004010B8 mov dword ptr [esi+4], offset ??_7B@@6B@ ; const B::`vftable'
.text:004010BF call edi ; __imp__printf
.text:004010C1 push offset aCConstruct ; "C construct\n"
.text:004010C6 mov dword ptr [esi], offset ??_7C@@6BA@@@ ; const C::`vftable'{for `A'}
.text:004010CC mov dword ptr [esi+4], offset ??_7C@@6BB@@@ ; const C::`vftable'{for `B'}
.text:004010D3 call edi ; __imp__printf
.text:004010D5 add esp, 0Ch
下面的大部分容易理解，关键的是在class B的虚表中的f()。
; [thunk]:public: virtual void __thiscall C::f`adjustor{4}' (void)
?f@C@@W3AEXXZ proc near ;这时ecx 也就是this是指向class B的
sub ecx, 4 ;这里很明显将原来的指向B:f()，指向了class C的虚表的开始部分。ecx放的是this指针
jmp ?f@C@@UAEXXZ ; C::f(void) ;这里顺理成章的变成了C::f()，this也在上部改变了
?f@C@@W3AEXXZ endp
这里似乎就是传说中的“形式转换程序”，这个的确减少了虚表的体积。
再看后面的代码，函数调用的时候和之前完全一致，也就是在class C中定义的f()，虽然没有被显示的声明为virtual，但vs2008已经
把他默认当成虚函数调用了。至此，和同学的争论就此结束。
