用汇编解释虚函数调用

本文通过一个简单的例子和汇编代码,解析了C++中指向基类指针如何调用派生类的虚函数。重点讨论了虚函数表在调用过程中的作用,以及'能看见'概念在多态性中的体现。

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       做程序设计助教,刚刚有个同学来实验室找我。问了个问题,“为什么指向基类指针能指向派生类,而且能调用派生类的函数”。

       我按我的理解,简单解释下 

       指向基类的指针,“能看见”的部分是这个基类定义的,包括函数和变量。 

       如果该指针指向了它的派生类,它依然“能看见”的部分还是基类定义的,包括函数和变量。 但是如果函数是虚函数,那么C++编译器会把这个调用,借用虚表的基地址,将这个调用重定向到派生类的调用中去,那么也就是说这个指针“能看见”派生类的该同名函数。

       但是,一个指向派生类的指针,是不能指向基类的地址(当然可以强行指过去),因为这样,本来“能看见”的部分就未定义了,比如一个派生类的变量,在基类中没有,这个调用就要失败了。 

        一句话

虚函数调用的X86汇编代码实现: 1. 首先,需要定义一个虚函数表(vtable),其中包含了类中所有的虚函数指针。 2. 在类的定义中,需要声明一个指向虚函数表的指针(vptr)。 3. 当创建对象时,需要在对象的内存空间中分配一个指向虚函数表的指针,并将其初始化为该类的虚函数表的地址。 4. 当调用虚函数时,先通过对象的vptr指针找到虚函数表,并从中找到对应的虚函数指针。 5. 然后,通过虚函数指针调用对应的函数。 下面是一个虚函数调用的X86汇编代码实现的示例: ```assembly ; 定义虚函数表 section .data vtable: dd vfunc1 dd vfunc2 dd vfunc3 ; 定义类的结构体 section .bss class_obj: resd 1 vptr resd 1 ; 定义虚函数 section .text vfunc1: ; 实现虚函数1 vfunc2: ; 实现虚函数2 vfunc3: ; 实现虚函数3 main: ; 创建对象并初始化vptr指针 mov eax, class_obj mov dword [eax], 0 mov dword [eax+4], vtable ; 调用虚函数1 mov eax, [eax+4] mov eax, [eax] call eax ; 调用虚函数2 mov eax, [eax+4] mov eax, [eax+4] call eax ; 调用虚函数3 mov eax, [eax+4] mov eax, [eax+8] call eax ; 结束程序 ret ``` 在上面的代码中,vtable是虚函数表,其中包含了三个虚函数vfunc1、vfunc2和vfunc3的地址。class_obj是类的结构体,其中包含了一个指向虚函数表的vptr指针。在main函数中,首先创建对象并初始化vptr指针,然后通过vptr指针调用三个虚函数
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