C++虚函数表解析



前言

 
C++关于虚函数的使用方法,我在这里不做过多的阐述。大家可以看看相关的C++当然,相同的文章在网上也出现过一些了,但我总感觉这些文章不是很容易阅读,大段大段的代码,没有图片,没有详细的说明,没有比较,没有举一反三。不利于学习和阅读,所以这是我想写下这篇文章的原因。也希望大家多给我提意见。
 
了解的人都应该知道虚函数( Virtual Function 。在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。这样,在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了这个实例的内存中,所以,当我们用父类的指针来操作一个子类的时候,这张虚函数表就显得由为重要了,它就像一个地图一样,指明了实际所应该调用的函数。
 
这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。
 
假设我们有这样的一个类:
 
class Base {
     public :
            virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
            virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
            virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
 
};
 
下面是实际例程:
 
          typedef void(*Fun)(void);
 
            Base b;
 
            Fun pFun = NULL;
 
            cout << " 虚函数表地址: " << (int*)(&b) << endl;
            cout << " 虚函数表 第一个函数地址: " << (int*)*(int*)(&b) << endl;
 
            // Invoke the first virtual function 
            pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
            pFun();
 
虚函数表转成int *强制转成了函数指针)。通过这个示例,我们就可以知道如果要调用Base::g()这个时候你应该懂了吧。什么?还是有点晕。也是,这样的代码看着太乱了。没问题,让我画个图解释一下。如下所示:
 
下,这个值是NULL,表示还有下一个虚函数表,如果值是0下面,再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。假设有如下所示的一个继承关系:
 
 
 
我们可以看到下面几点:
2)覆盖父类的虚函数是很显然的事情,不然,虚函数就变得毫无意义。下面,我们来看一下,如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数,会是一个什么样子?假设,我们有下面这样的一个继承关系。
 
 
 
我们从表中可以看到下面几点,
函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。
这样,我们就可以看到对于下面这样的程序,
 
            Base *b = new Derive();
 
            b->f();
 
的位置已经被Derive::f()下面,再让我们来看看多重继承中的情况,假设有下面这样一个类的继承关系。注意:子类并没有覆盖父类的函数。
 
 
 
 
 
    下面我们再来看看,如果发生虚函数覆盖的情况。
 
下面是对于子类实例中的虚函数表的图:
 
 
 
了。如:
 
            Derive d;
            Base1 *b1 = &d;
            Base2 *b2 = &d;
            Base3 *b3 = &d;
            b1->f(); //Derive::f()
            b2->f(); //Derive::f()
            b3->f(); //Derive::f()
 
            b1->g(); //Base1::g()
            b2->g(); //Base2::g()
            b3->g(); //Base3::g()
 
 

安全性

 
。这篇文章也不例外。通过上面的讲述,相信我们对虚函数表有一个比较细致的了解了。水可载舟,亦可覆舟。下面,让我们来看看我们可以用虚函数表来干点什么坏事吧。
 
的虚表中有Derive语义的行为。(关于这方面的尝试,通过阅读后面附录的代码,相信你可以做到这一点)
 
 
另外,如果父类的虚函数是private的虚函数同样会存在于虚函数表中,所以,我们同样可以使用访问虚函数表的方式来访问这些non-public这门语言是一门Magic中那些危险的东西。不然,这是一种搬起石头砸自己脚的编程语言。
 
Ajax是: haoel@hotmail.com  
 

附录一:VC中查看虚函数表

 
环境中的Debug

附录 二:例程

<span lang="ZH-CN" style="font-family: 宋体;" times="" roman';="" 'times="" new="" roman'"=""> 下面是一个关于多重继承的虚函数表访问的例程:
 
#include <iostream>
using namespace std;
 
class Base1 {
public :
            virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
            virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
            virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
 
};
 
class Base2 {
public :
            virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
            virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
            virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
};
 
class Base3 {
public :
            virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
            virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
            virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
};
 
 
class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {
public :
            virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
            virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
};
 
 
typedef void(*Fun)(void);
 
int main()
{
            Fun pFun = NULL;
 
            Derive d;
            int** pVtab = (int**)&d;
 
            //Base1's vtable
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+0);
            pFun = (Fun)pVtab[0][0];
            pFun();
 
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+1);
            pFun = (Fun)pVtab[0][1];
            pFun();
 
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+2);
            pFun = (Fun)pVtab[0][2];
            pFun();
 
            //Derive's vtable
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+3);
            pFun = (Fun)pVtab[0][3];
            pFun();
 
            //The tail of the vtable
            pFun = (Fun)pVtab[0][4];
            cout<<pFun<<endl;
 
 
            //Base2's vtable
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
            pFun = (Fun)pVtab[1][0];
            pFun();
 
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
            pFun = (Fun)pVtab[1][1];
            pFun();
 
            pFun = (Fun)pVtab[1][2];
            pFun();
 
            //The tail of the vtable
            pFun = (Fun)pVtab[1][3];
            cout<<pFun<<endl;
 
 
 
            //Base3's vtable
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);
            pFun = (Fun)pVtab[2][0];
            pFun();
 
            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);
            pFun = (Fun)pVtab[2][1];
            pFun();
 
            pFun = (Fun)pVtab[2][2];
            pFun();
 
            //The tail of the vtable
            pFun = (Fun)pVtab[2][3];
            cout<<pFun<<endl;
 
            return 0;
}

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