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--圣雄甘地 (印度国父)

通过代码理解C++虚函数表和多态的实现

我们来看一段简单的C++程序。该程序只能在64位机器上正常运行,如果你是32位机器,请自行将main函数内的int64_t都改成int。

如果你能理解全部内容,并且能得出正确的运行结果,说明你对下面这些内容有充分的了解:

  1. C语言指针本质;
  2. C语言函数以及函数指针的运用;
  3. C++对象基本内存模型;
  4. C++虚函数以及虚函数实现多态原理。

上面代码编译运行结果如下:

关于上述代码的几点解释说明:

  1. 在C++中,每个对象实例有不同的vtbl(虚函数表);
  2. 在C++中,一个对象实例的vtbl(虚函数表)指针vptr存储在该对象所在内存起始位置。该指针vptr指向具体的vtable。上述代码第23行给出了如何获取这个指针vptr的方法:取得该对象地址指针,再强制转换成该机器上默认指针长度(比如这里64位机器对应的是int64_t);
  3. 第24行通过*vptr访问到的具体内容就是vtabl在内存中的起始地址了,vtabl中保存着该对象虚函数地址,我将其强制转换成当前机器CPU位数相同的指针类型后就可以通过简单的加减访问到vtbl所有函数的地址;
  4. 通过在内存中偷来的函数指针,我们就可以直接去调用相应的函数。参见第25行和26的代码,我们只要将该指针转成相应的函数指针就可以顺利调用。

上述内存模型示意如下:

 

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