从类的内存结构看C++继承

最新推荐文章于 2024-11-12 00:27:44 发布

liangchen0322

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分类专栏： C++学习笔记文章标签： C++ class 虚表内存

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本文通过实例探讨C++中虚函数与虚表的工作原理。解释了虚函数如何实现多态，以及虚表在内存中的构建方式。展示了通过gdb调试获取虚表地址的方法。

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本人对C++一直没什么了解，有几次开发用到C++也都没有研究很深，后来跟朋友谈论集成，发现一旦深入内存，类、集成、虚表什么的就变的很美，于是想写下这篇博客记录探究的过程，本文可能有些地方出现错误欢迎大家提出。

一个简单的例子

先看下面这个简单的例子，我们创建一个基类（Base Class），通过简单的继承（Inherit）产生两个派生类（Derived Class），然后通过一个基类的指针去调用这两个派生类，并且调用类中的函数。

class Base {
public:
    int a, b;
    virtual void Show() { cout << "Base class" << endl; }
    void Show2() { cout << "Base class show 2" << endl; }
};

class Derived1: public Base {
public:
    void Show() { cout << "Derived class 1" << endl; }
    void Show2() { cout << "Derived 1 class show 2" << endl; }
};

class Derived2: public Base {
public:
    int c;
    void Show() { cout << "Derived class 2" << endl; }
};

void PrintResult(void)
{
    Base bobj;
    Base *p;
    Derived1 dobj1;
    Derived2 dobj2;

    p = &bobj;
    p->Show();
    p = &dobj1;
    p->Show();
    p = &dobj2;
    p->Show();
}

输出结果如下：

Base class
Base class show 2
Derived class 1
Base class show 2
Derived class 2

基类中定义了虚函数Show()，两个派生类都对重新定义了Show()，虽然是使用基类的指针对类中Show()进行调用，但是，实际执行的是各个类中定义的Show()。但是作为对比，虽然Derived1中对Show2()也进行了定义，但是两次调用所执行的都是Base中定义的Show2()。原因就在于两者性质不同，虚函数的入口是保存在类的虚表中，程序运行的时候才能确定，也就是晚绑定，而Show2()，是直接与类进行绑定的，在程序编译的时候就完成了绑定，也就是早绑定。

本文剩余的部分几乎全部用来讨论虚表的构建和内存结构，来搞清楚继承的时候到底发生了什么。

一个类的虚表

这次换一个稍微复杂一点的：

class Base {
public:
    int i, j;
    virtual void a() { cout << "Base::a" << endl; }
    virtual void b() { cout << "Base::b" << endl; }
    virtual void c() { cout << "Base::c" << endl; }
};

使用gdb进行调试，打印出类所占内存的数据：

(gdb) x /4xg 0x400f70
0x400f70 <_ZTV4Base+16>:    0x0000000000400d24  0x0000000000400d4e
0x400f80 <_ZTV4Base+32>:    0x0000000000400d78  0x6465766972654437

(gdb) x /4xg 0x400f30
0x400f30 <_ZTV7Derived+16>: 0x0000000000400da2  0x0000000000400d4e
0x400f40 <_ZTV7Derived+32>: 0x0000000000400d78  0x0000000000000000