C++类中虚表的详细讲解
C++类中的虚表结构是C++对象模型中一个重要的知识点，这里咱们就来深入分析下虚表的在内存中的结构。
C++一个类中有虚函数的话就会有一个虚表指针，其指向对应的虚表，一般一个类只会有一个虚表，每个虚表有多个”插槽”，每个插槽存放一个虚函数的地址。插槽中的内容可以被覆盖，子类如果重写了父类中的虚函数，则插槽中对应位置的数据被覆盖。虚表存放的是虚函数地址，不管该虚函数是public还是private的。光文字说明不太形象，下面上一张虚表结构的示例图：
从图中看出，虚表指针确实是指向虚表结构的，这个虚表结构中有许多插槽，每个插槽都会指向一个虚函数。那么如何用程序来测试呢，请接着看：
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
class Base {
public:
virtual void test() {
cout << "Base.text()" << endl;
}
public:
int a;
};
class Derived : public Base {
public:
virtual void test() {
cout << "Derived.test()" << endl;
}
public:
int b;
};
typedef void (*PFunc)();
int main() {
Derived derived;
PFunc ptest; // 函数指针
// 输出derived及其成员a/b的地址
printf("derived: %p\n", &derived);
printf("derived.a: %p\n", &(derived.a));
printf("derived.b: %p\n", &(derived.b));
// 提取出test虚函数地址
int *p = (int *)*(int *)(&derived);
ptest = (PFunc)*p;
ptest();
return 0;
}
输出结果：
注意，程序是在CentOS 7 64位系统下进行测试的。程序中直接提取出test虚函数地址，然后进行调用，发现调用的确实是Derived.test函数，这也说明了虚表结构的内存布局。
关于虚表几个有意思的问题
虚表指针什么时候赋值的？
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base() {
cout << "Base()" << endl;
show();
int *p = &b;
cout << "Base::b: " << p << endl;
p = (int *)((char *)p - 8);
cout << "Base::vptr: " << *p << endl;
// Base中虚函数地址
cout << "*Base::vptr: " << *(int *)*p << endl;
cout << endl;
}
virtual void show() {
cout << "Base::show()" << endl;
}
public:
int b;
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived()
{
cout << "Derived()" << endl;
show();
int *p = &b;
cout << "Derived::b: " << p << endl;
p = (int *)((char *)p - 8);
cout << "Derived::vptr: " << *p << endl;
// Derived中虚函数地址
cout << "*Derived::vptr: " << *(int *)*p << endl;
cout << endl;
}
virtual void show() {
cout << "Derived::show()" << endl;
}
private:
int d;
};
int main(int argc, char **argv)
{
Base base;
Derived derived;
return 0;
}
从输出结果中可以得出，子类在构造过程中虚表指针会被赋值2次。初始化如下：
基类静态成员 – 子类静态成员 – (设置v_ptr/基类成员变量 ) –基类构造函数 – (设置v_ptr/子类成员变量) – 子类构造函数
在类的析构函数中是否对虚表指针进行赋值操作呢？
在子类的析构函数中，会把虚表指针设置为指向父类中的虚函数地址，这样在父类的析构函数中调用虚函数实际上调用的是父类的虚函数，不过一般不这样做。如何进行测试呢，按照上个问题的测试代码，然后稍微改动一下就可以测试了。
参考：