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本篇內(nèi)容主要講解“c++中的虛函數(shù)”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“c++中的虛函數(shù)”吧!

創(chuàng)新互聯(lián)是一家專業(yè)的成都網(wǎng)站建設公司，我們專注網(wǎng)站設計制作、網(wǎng)站設計、網(wǎng)絡營銷、企業(yè)網(wǎng)站建設，友情鏈接，1元廣告為企業(yè)客戶提供一站式建站解決方案，能帶給客戶新的互聯(lián)網(wǎng)理念。從網(wǎng)站結(jié)構(gòu)的規(guī)劃UI設計到用戶體驗提高，創(chuàng)新互聯(lián)力求做到盡善盡美。

匯編語言是難讀的，特別是對一些沒有匯編基礎的朋友，因此，本文將匯編翻譯成相應的C語言，以方便讀者分析問題。

1. 代碼

   為了方便表述問題，本文選取只有虛函數(shù)的兩個類，當然，還有它的構(gòu)造函數(shù)，如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. class Base      

2. {     

3.  public:     

4.     virtual void f() { }     

5.     virtual void g() { }     

6. };     

7. class Derive : public Base     

8. {     

9.   public:  

10.     virtual void f() {}  

11. };     

12. int main()     

13. {     

14.   Derive d;     

15.   Base *pb;  

16.   pb = &d;   

17.   pb->f();  

18.   return 0;  

19. }   

2. 兩個類的虛函數(shù)表(vtable)

使用g++ –Wall –S test.cpp命令，可以將上述的C++代碼生成它相應的匯編代碼。

[cpp] view
plaincopyprint?

1. _ZTV4Base:  

2.     .long   0    

3.     .long   _ZTI4Base  

4.     .long   _ZN4Base1fEv  

5.     .long   _ZN4Base1gEv  

6.     .weak   _ZTS6Derive  

7.     .section    .rodata._ZTS6Derive,"aG",@progbits,_ZTS6Derive,comdat  

8.     .type   _ZTS6Derive, @object  

9.     .size   _ZTS6Derive, 8   

_ZTV4Base是一個數(shù)據(jù)符號，它的命名規(guī)則是根據(jù)g++的內(nèi)部規(guī)則來命名的，如果你想查看它真正表示C++的符號名，可使用c++filt命令來轉(zhuǎn)換，例如：

[lyt@t468 ~]$ c++filt _ZTV4Base 
vtable for Base

_ZTV4Base符號(或者變量)可看作為一個數(shù)組，它的第一項是0，第二項_ZIT4Base是關于Base的類型信息，這與typeid有關。為方便討論，我們略去此二項數(shù)據(jù)。 因此Base類的vtable的結(jié)構(gòu)，翻譯成相應的C語言定義如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. unsigned long Base_vtable[] = {  

2.     &Base::f(),  

3.     &Base::g(),  

4. };  

而Derive的更是類似，只有稍為有點不同：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. _ZTV6Derive:  

2.     .long   0    

3.     .long   _ZTI6Derive  

4.     .long   _ZN6Derive1fEv  

5.     .long   _ZN4Base1gEv  

6.     .weak   _ZTV4Base  

7.     .section    .rodata._ZTV4Base,"aG",@progbits,_ZTV4Base,comdat  

8.     .align 8  

9.     .type   _ZTV4Base, @object  

10.     .size   _ZTV4Base, 16   

相應的C語言定義如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. unsigned long Derive_vtable[] = {  

2.     &Derive::f(),  

3.     &Base::g(),  

4. };  

從上面兩個類的vtable可以看到，Derive的vtable中的第一項重寫了Base類vtable的第一項。只要子類重寫了基類的虛函數(shù)，那么子類vtable相應的項就會更改父類的vtable表項。 這一過程是編譯器自動處理的，并且每個的類的vtable內(nèi)容都放在數(shù)據(jù)段里面。

3. 誰讓對象與vtable綁到一起

上述代碼只是定義了每個類的vtable的內(nèi)容，但我們知道，帶有虛函數(shù)的對象在它內(nèi)部都有一個vtable指針，指向這個vtable，那么是何時指定的呢？ 只要看看構(gòu)造函數(shù)的匯編代碼，就一目了然了：

Base::Base()函數(shù)的編譯代碼如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. _ZN4BaseC1Ev:  

2. .LFB6:  

3.     .cfi_startproc  

4.     .cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0  

5.     pushl   %ebp  

6.     .cfi_def_cfa_offset 8  

7.     movl    %esp, %ebp  

8.     .cfi_offset 5, -8  

9.     .cfi_def_cfa_register 5  

10.     movl    8(%ebp), %eax  

11.     movl    $_ZTV4Base+8, (%eax)  

12.     popl    %ebp  

13.     ret  

14.     .cfi_endproc   

ZN4BaseC1Ev這個符號是C++函數(shù)Base::Base() 的內(nèi)部符號名，可使用c++flit將它還原。C++里的class，可以定義數(shù)據(jù)成員，函數(shù)成員兩種。但轉(zhuǎn)化到匯編層面時，每個對象里面真正存放的是數(shù)據(jù)成員，以及虛函數(shù)表。

在上面的Base類中，由于沒有數(shù)據(jù)成員，因此它只有一個vtable指針。故Base類的定義，可以寫成如下相應的C代碼：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. struct Base {  

2.     unsigned long **vtable;  

3. }   

構(gòu)造函數(shù)中最關鍵的兩句是：

    movl    8(%ebp), %eax 
    movl    $_ZTV4Base+8, (%eax)

$_ZTV4Base+8 就是Base類的虛函數(shù)表的開始位置，因此，構(gòu)造函數(shù)對應的C代碼如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. void Base::Base(struct Base *this)  

2. {  

3.     this->vtable = &Base_vtable;  

4. }  

同樣地，Derive類的構(gòu)造函數(shù)如下：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. struct Derive {  

2.     unsigned long **vtable;  

3. };  

4. void Derive::Derive(struct Derive *this)  

5. {  

6.     this->vtable = &Derive_vtable;  

7. }  

4. 實現(xiàn)運行時多態(tài)的最關鍵一步

在造構(gòu)函數(shù)里面設置好的vtable的值，顯然，同一類型所有對象內(nèi)的vtable值都是一樣的，并且永遠不會改變。下面是main函數(shù)生成的匯編代碼，它展示了C++如何利用vtable來實現(xiàn)運行時多態(tài)。

[cpp] view
plaincopyprint?

1. .globl main  

2.     .type   main, @function  

3. main:  

4. .LFB3:  

5.     .cfi_startproc  

6.     .cfi_personality 0x0,__gxx_personality_v0  

7.     pushl   %ebp  

8.     .cfi_def_cfa_offset 8  

9.     movl    %esp, %ebp  

10.     .cfi_offset 5, -8  

11.     .cfi_def_cfa_register 5  

12.     andl    $-16, %esp  

13.     subl    $32, %esp  

14.     leal    24(%esp), %eax  

15.     movl    %eax, (%esp)  

16.     call    _ZN6DeriveC1Ev  

17.     leal    24(%esp), %eax  

18.     movl    %eax, 28(%esp)  

19.     movl    28(%esp), %eax  

20.     movl    (%eax), %eax  

21.     movl    (%eax), %edx  

22.     movl    28(%esp), %eax  

23.     movl    %eax, (%esp)  

24.     call    *%edx  

25.     movl    $0, %eax  

26.     leave  

27.     ret   

28.     .cfi_endproc  

    andl    $-16, %esp 
    subl    $32, %esp

    這兩句是為局部變量d和bp在堆棧上分配空間，也即如下的語句：

Derive d;   
Base *pb;

leal    24(%esp), %eax 
movl    %eax, (%esp) 
call    _ZN6DeriveC1Ev

esp+24是變量d的首地址，先將它壓到堆棧上，然后調(diào)用d的構(gòu)造函數(shù)，相應翻譯成C語言則如下：

Derive::Dervice(&d);

leal    24(%esp), %eax 
movl    %eax, 28(%esp)

這里其實是將&d的值賦給pb，也即：

pb = &d;

最關鍵的代碼是下面這一段：

[cpp] view
plaincopyprint?

1. movl    28(%esp), %eax  

2. movl    (%eax), %eax  

3. movl    (%eax), %edx  

4. movl    28(%esp), %eax  

5. movl    %eax, (%esp)  

6. call    *%edx  

翻譯成C語言也就傳神的那句：

pb->vtable[0](bp);

編譯器會記住f虛函數(shù)放在vtable的第0項，這是編譯時信息。

5. 小結(jié)

這里省略了很多關于編譯器和C++的細枝未節(jié)，是出于討論方便用的需要。從上面的編譯代碼可以看到以下信息：

1.每個類都有各有的vtable結(jié)構(gòu)，編譯會正確填寫它們的虛函數(shù)表

2. 對象在構(gòu)造函數(shù)時，設置vtable值為該類的虛函數(shù)表

3.在指針或者引用時調(diào)用虛函數(shù)，是通過object->vtable加上虛函數(shù)的offset來實現(xiàn)的。

當然這僅僅是g++的實現(xiàn)方式，它和VC++的略有不同，但原理是一樣的。

到此，相信大家對“c++中的虛函數(shù)”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關內(nèi)容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續(xù)學習！

當前名稱：c++中的虛函數(shù)
當前路徑：http://www.ef60e0e.cn/article/pjjjjs.html