初步认识虚函数(二)
虚函数是如何做到的
如果你没有看过《Inside The C++ Object Model》这本书,但又急切想知道,那你就应该从这里开始)
虚函数是如何做到因对象的不同而调用其相应的函数的呢?现在我们就来剖析虚函数。我们先定义两个类
class A{//虚函数示例代码 public: virtual void fun(){cout<<1<<endl;} virtual void fun2(){cout<<2<<endl;} }; class B : public A{ public: void fun(){cout<<3<<endl;} void fun2(){cout<<4<<endl;} };
由于这两个类中有虚函数存在,所以编译器就会为他们两个分别插入一段你不知道的数据,并为他们分别创建一个表。那段数据叫做vptr指针,指向那个表。那个表叫做vtbl,每个类都有自己的vtbl,vtbl的作用就是保存自己类中虚函数的地址,我们可以把vtbl形象地看成一个数组,这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址,请看图
通过左图,可以看到这两个vtbl分别为class A和class B服务。现在有了这个模型之后,我们来分析下面的代码
A *p=new A; p->fun();
毫无疑问,调用了A::fun(),但是A::fun()是如何被调用的呢?它像普通函数那样直接跳转到函数的代码处吗?No,其实是这样的,首先是取出vptr的值,这个值就是vtbl的地址,再根据这个值来到vtbl这里,由于调用的函数A::fun()是第一个虚函数,所以取出vtbl中第一个Slot的值即为第一个虚函数的地址(在不同的编译器下第一个vtbl布局不完全相同,在VS2008中第一个Slot的值为指向第一个虚函数的指针,而其他编译器中也可能出现第一个Slot中值为type_info对象的指针),这个值就是A::fun()的地址了,最后调用这个函数。现在我们可以看出来了,只要vptr不同,指向的vtbl就不同,而不同的vtbl里装着对应类的虚函数地址,所以这样虚函数就可以完成它的任务。
而对于class A和class B来说,他们的vptr指针存放在何处呢?其实这个指针就放在他们各自的实例对象里。由于class A和class B都没有数据成员,所以他们的实例对象里就只有一个vptr指针。通过上面的分析,现在我们来实作一段代码,来描述这个带有虚函数的类的简单模型。
#include<iostream> using namespace std; //将上面“虚函数示例代码”添加在这里 class A{//虚函数示例代码 public: virtual void fun(){cout<<1<<endl;} virtual void fun2(){cout<<2<<endl;} }; class B : public A{ public: void fun(){cout<<3<<endl;} void fun2(){cout<<4<<endl;} }; int main() { void(*fun)(A*); A *p=new B; long lVptrAddr; memcpy(&lVptrAddr,p,4);//B类的内存地址 memcpy(&fun,reinterpret_cast<long*>(lVptrAddr),4);//找B类的fun()地址 fun(p); delete p; system("pause"); return 0; }
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