C++多态原理详解（GDB调试分析）

最新推荐文章于 2025-03-29 16:58:05 发布

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#C++多态 #原理分析

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C++多态是重要属性，理解较模糊。本文借助gdb工具，在Linux 64位系统下，对无继承单类、单继承无覆盖和有覆盖的类、多继承无覆盖和有覆盖的类进行分析，得出带有虚函数的类对象内存布局等相关结论。

C++多态是其作为面向对象语言相当重要的属性，对于其理解一直以来相对较模糊。结合gdb工具对C++多态理解分析是一个相当不错的选择。上一篇博客（https://blog.youkuaiyun.com/ddazz0621/article/details/95459993）在计算类大小时提及到了类中虚指针及虚函数表的结构，但并没有相对较为充足的依据，下来借助gdb工具来分析一下C++中虚指针及虚函数表的详细结构（以下代码运行环境均为Linux下的64位操作系统）。

无继承的单类

案例代码如下：
#include <iostream>
using namespace std;

class A{
public:
    virtual void Fun1(){}
    virtual void Fun2(){}
    virtual void Fun3(){}  
};

int main(){
    A a;
    return 0;
}
gdb调试结构结果及分析如下：

此时对象a内存布局结构如下：

单继承无覆盖的类

案例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
public:
    virtual void Fun_A1(){}
    virtual void Fun_A2(){}
    virtual void Fun_A3(){}  
};

class B : public A{
    virtual void Fun_B1(){}
    virtual void Fun_B2(){}
    virtual void Fun_B3(){}  
};

int main(){
    B b;
    return 0;
}

gdb调试结构结果及分析如下：

此时对象b内存布局结构如下：

单继承有覆盖的类

案例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
public:
    virtual void Fun_A1(){}
    virtual void Fun_A2(){}
    virtual void Fun_A3(){}  
};

class B : public A{
    void Fun_A1(){}
    virtual void Fun_B2(){}
    virtual void Fun_B3(){}  
};

int main(){
    B b;
    return 0;
}

gdb调试结构结果及分析如下：

此时对象b内存布局结构如下：

多继承无覆盖的类

案例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
public:
	virtual void Fun_A1(){}
	virtual void Fun_A2(){}
	virtual void Fun_A3(){}  
};

class B{
	virtual void Fun_B1(){}
	virtual void Fun_B2(){}
	virtual void Fun_B3(){}  
};

class C : public A, public B{
	virtual void Fun_C1(){}
	virtual void Fun_C2(){}
	virtual void Fun_C3(){}  
};

int main(){
	C c;
	return 0;
}

gdb调试结构结果及分析如下：

此时对象c内存布局结构如下：

多继承有覆盖的类

案例代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{
public:
	virtual void Fun_A1(){}
	virtual void Fun_A2(){}
	virtual void Fun_A3(){}  
};

class B{
	virtual void Fun_B1(){}
	virtual void Fun_B2(){}
	virtual void Fun_B3(){}  
};

class C : public A, public B{
	void Fun_A1(){}
	void Fun_B2(){}
	void Fun_A3(){}
};

int main(){
	C c;
	return 0;
}

gdb调试结构结果及分析如下：

此时对象c内存布局结构如下：

结论：带有虚函数的类对象中都存在一个虚指针指向对应对象类的虚函数表。派生类对象自己的虚指针与其继承顺序的第一个基类的虚函数表指针合并。此外若派生类重写了第一个基类中同名的虚函数，则在对应虚函数表的对应位置予以修改，若重新了其它非第一个基类中同名的虚函数，则将其添加至第一个虚函数表的最后面，包括派生类自己的定义虚函数也如此，并将其它非第一个基类中同名的虚函数致为无效函数。