【VC++】虚函数 内存结构 - 第三篇（单继承，有虚函数覆盖）

【VC++】虚函数 内存结构 - 第三篇（单继承，有虚函数覆盖）

#include <IOSTREAM>
using namespace std;

class Base
{
public:
	int nBase1;
	int nBase2;
	
	Base(int n1,int n2):nBase1(n1),nBase2(n2)
	{
		cout<<"Base::Base("<<n1<<","<<n2<<")"<<endl;
	}
	
	virtual void F()
	{
		cout<<"Base::F()"<<endl;
	}
	virtual void G()
	{
		cout<<"Base::G()"<<endl;
	}
};

class Derive:public Base
{
public:
	int nBase1;	//与父类成员变量名一样
	int nDerive2;
	
	Derive(int n1,int n2,int n3,int n4):Base(n1,n2),nBase1(n3),nDerive2(n4)
	{
		cout<<"Derive::Derive("<<n3<<","<<n4<<")"<<endl;
	}
	
	virtual void F()	//覆盖父类的虚函数
	{
		cout<<"Derive::F()"<<endl;
	}
	virtual void G2()
	{
		cout<<"Derive::G2()"<<endl;
	}
};


typedef void(*Fun)(void);

void TestBase(Base &b)
{
	Fun pFun = NULL;
	int** pVtab = (int**)&b;
	
	cout << "类对象地址 / 虚函数表指针的地址：" << (&b) << " / " << pVtab << endl;
	cout << "虚函数表指针值（虚函数表的地址）（十进制）：" << (int)pVtab[0] <<endl;
	cout << "虚函数表指针值（虚函数表的地址）（十六进制）：" << pVtab[0] <<endl; 
	
	cout << "虚函数表 — 第 1 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][0] << " , ";	//好比一个变量的地址
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][0] << " 调：";	//好比一个变量的值（这个值也是个地址）
	pFun = (Fun)pVtab[0][0];
	pFun();
	
	cout << "虚函数表 — 第 2 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][1] << " , ";
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][1] << " 调：";
	pFun = (Fun)pVtab[0][1];
	pFun();
	
	cout << "虚函数表 — 第 3 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][2] << " , ";
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][2] <<endl ;	//如果仅有一个虚函数，后面的节点不是NULL？？？
	//pFun = (Fun)pVtab[0][2];
	//pFun();
	
	cout << "类对象 — 第 1 个变量地址：" << &pVtab[1]  << " 值："<< (int)pVtab[1] <<endl;	
	cout << "类对象 — 第 2 个变量地址：" << &pVtab[2]  << " 值："<< (int)pVtab[2] <<endl;
	cout << "类对象 — 第 3 个变量地址：" << &pVtab[3]  << " 值："<< (int)pVtab[3] <<endl;	//之后的内存是什么？？？
	
	cout<<endl;
}

void TestDerive(Derive &d)
{
	Fun pFun = NULL;
	int** pVtab = (int**)&d;
	
	cout << "类对象地址 / 虚函数表指针的地址：" << (&d) << " / " << pVtab << endl;
	cout << "虚函数表指针值（虚函数表的地址）（十进制）：" << (int)pVtab[0] <<endl;
	cout << "虚函数表指针值（虚函数表的地址）（十六进制）：" << pVtab[0] <<endl; 
	
	cout << "虚函数表 — 第 1 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][0] << " , ";	//好比一个变量的地址
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][0] << " 调：";	//好比一个变量的值（这个值也是个地址）
	pFun = (Fun)pVtab[0][0];
	pFun();
	
	cout << "虚函数表 — 第 2 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][1] << " , ";
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][1] << " 调：";
	pFun = (Fun)pVtab[0][1];
	pFun();

	cout << "虚函数表 — 第 3 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][2] << " , ";
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][2] << " 调：";
	pFun = (Fun)pVtab[0][2];
	pFun();
	
	cout << "虚函数表 — 第 4 个函数地址的地址："  <<  &pVtab[0][3] << " , ";
	cout << "函数地址值："  << (int*)pVtab[0][3] <<endl ;	//如果仅有一个虚函数，后面的节点不是NULL？？？
	
	cout << "类对象 — 第 1 个变量地址：" << &pVtab[1]  << " 值："<< (int)pVtab[1] <<endl;	
	cout << "类对象 — 第 2 个变量地址：" << &pVtab[2]  << " 值："<< (int)pVtab[2] <<endl;
	cout << "类对象 — 第 3 个变量地址：" << &pVtab[3]  << " 值："<< (int)pVtab[3] <<endl;
	cout << "类对象 — 第 4 个变量地址：" << &pVtab[4]  << " 值："<< (int)pVtab[4] <<endl;
	cout << "类对象 — 第 5 个变量地址：" << &pVtab[5]  << " 值："<< (int)pVtab[5] <<endl;	//之后的内存是什么？？？
	
	cout<<endl;
}

void main()
{
	Base b(111,222);
	Derive d(123,321,456,654);

	TestBase(b);
	TestDerive(d);

	cout<<"d.nBase1: "<<d.nBase1<<endl;
	cout<<"d.Base::nBase1: "<<d.Base::nBase1<<endl;

	cout<<endl;
}

运行结果：

父类对象、子类对象，各种地址和值的比对（红色表示不同的地方）：

类图、监视值（可以看到，VS的监视值并不全面，还是以实际打印的为准）：

在内存中的结构是：

在本文结束前，我也还是来介绍下自己吧。我从03年初学编程，一直到现在都在做软件开发方面的事，做过VC++、VB/Delphi/C++Builder、C#/Asp.Net、Java、Web前后端、数据库、服务器端、客户端、js、lua、Flash AS、cocos2dx/Unity3d……都有接触过，甚至做过很长一段时间的运营、产品策划、美工、客服、线下推广员、公司经理 多职务……技术只是一种工具，用来实现业务需求，所以最大的特长是逻辑思维、挖掘业务需求、强化用户体验、快速的产品实现，最自以为豪的，我做过的很多产品，很稳定，bug极少（当然也出现过没考虑周全的漏洞在所难免但总体上也还算少），有很多独立开发的游戏运营到现在还在稳定的运行。不是技术极客，而是业务需求带动技术的学习研究，所以也不怎么挑语言，编程语言大体上也都是相通的，底层原理也有很多类同的地方。所以缺点从不敢说精通哪一门语言。遇到小工具、小需求的订制实现，我个人最喜欢的还是用VC6，简洁干净，编译出来的东西 体积小，速度快，占CPU内存小。当然实际工作中，还是随项目。欢迎大家和我交流，我的QQ是：七6.肆-陆_柒-4`7_四.
生活中的我，热爱 街舞、飙车、花式游泳、游戏一条命通关……极限运动，我抖音号（一不小心玩出花样）是：1917940952

这样，我们就可以看到对于下面这样的程序：

	Base *pBase = new Derive(1,2,3,4);
	pBase->F();

由 pBase 所指的内存中的虚函数表的 F() 的位置已经被 Derive::F() 函数地址所取代，于是在实际调用发生时，是 Derive::F() 被调用了。这就实现了多态。

聪明的你，肯定马上想到这样来试试：

	Base *pBase = new Derive(1,2,3,4);
	pBase->Base::F();

根据打印结果，发现是 Base::F() 调用了，刚不是说被覆盖了吗，怎么还能调用？
注意，父类有一个虚函数表（假设为表A），子类也有一份虚函数表（假设为表B），先用父类的虚函数铺设 表B，然后再把子类的虚函数在 表B 中，进行 覆盖、追加，但并没有影响到 表A。即表A和表B，是两块不同的内存空间，如果特意指明用Base域，那么其实访问的是 表A的 函数地址，于是就调用了 Base::F()，当然，表A和表B中，有两个不同的地址，存放了一样的函数地址Base::G()：

再拓展一下，一个类一旦定义了一个虚函数（先不考虑“纯虚函数”情况），不管怎么派生，它的虚函数代码块，已经存放在内存中，至于谁的虚函数表里有没有存放这个虚函数，也只是有没有存放这个虚函数的地址，所谓的“虚函数覆盖”，也只是虚函数表里的“函数地址”覆盖，但并不是代码块的覆盖！这一点是网上很多关于“虚函数覆盖”的文章，几乎都没有提及的！

那么本文的代码示例，更详尽的内存结构图是：

关于绿框中的描述，如果有兴趣研究，请看这篇文章：
【VC++】虚函数 内存结构 - 第三篇（篇外篇）（类有无实体对象，对虚函数表的影响研究）

感谢你有耐心看到这里，那这里留个作业题，如果不靠编译运行看结果，你能推断出下面这段代码的打印结果吗？

#include <IOSTREAM>
using namespace std;

class Base
{
public:
	int n;
	
	virtual void SetN(int nPara)
	{
		n = nPara;
	}
};

class Derive:public Base
{
public:
	int n;	//同父类
	
	virtual void SetN(int nPara)	//同父类
	{
		n = nPara;
	}

	void PrintN()	//打印父类、子类的 n
	{
		cout<<"Base::n : "<<Base::n << " , Derive::n : "<<n<<endl;
	}

	void Reset()
	{
		Base::n = 0;
		n = 0;
	}
};

void main()
{
	Base *pBase = new Derive;
	Derive * pDerive = (Derive *)pBase;

	pDerive->Reset();
	pDerive->PrintN();//打印：Base::n : 0 , Derive::n : 0
	cout<<endl;
	

	pBase->Base::SetN(1);
	pDerive->PrintN();//作业题（1）这里会打印什么？为什么？

	pDerive->Reset();
	pBase->SetN(2);
	pDerive->PrintN();//作业题（2）这里会打印什么？为什么？

	pDerive->Reset();
	pDerive->Base::SetN(3);
	pDerive->PrintN();//作业题（3）这里会打印什么？为什么？
	
	pDerive->Reset();
	pDerive->SetN(4);
	pDerive->PrintN();//作业题（4）这里会打印什么？为什么？

	delete pDerive;
	cout<<endl;
}

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原创出处：https://blog.youkuaiyun.com/maoyeahcom/article/details/108775609