基类构造函数和析构函数中调用的虚函数是基类的还是派生类的 ?

王YAN龙

已于 2024-12-07 19:48:24 修改

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分类专栏： c/c++ 文章标签： c++ 汇编开发语言

于 2024-03-23 16:25:20 首次发布

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文章详细解释了在C++中，基类构造函数和析构函数内部调用虚函数的行为，指出在构造时调用的是基类自身函数，而在析构时则取决于实际类型。此外，文章还强调了虚函数在非静态成员函数中的动态行为。

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（1）基类中的构造函数调用虚函数，调用的是基类自己的虚函数

在编译的时候，函数调用就是静态编译的，而不是查虚函数表。

（2）基类中的析构函数调用虚函数，调用的是基类自己的虚函数

在编译的时候，函数调用就是静态编译的，而不是查虚函数表。

（3）其它函数中调用虚函数(基类的函数和派生类的函数)，需要通过查虚函数表来调用

1 基类中调用的虚函数

如下代码，Base是基类，其中有3个虚函数Do1，Do2和Do3，另外还有一个非虚函数Do。Derived 是继承Base的派生类，在Derived中覆写了Do1、Do2和Do3。在main函数中创建了一个Derived 对象，并把指针赋值给Base类型的指针b。

使用b调用Do1、Do2和Do3的时候，我们都知道调用的是Derived中的函数。使用b调用Do的时候，函数Do中调用了一个虚函数Do1，那么这里调用的Do1是基类Base中的函数还是派生类 Derived中的函数呢 ? 调用的是派生类中的Do1。

#include <iostream>
#include <string>

class Base {
public:
  void Do() {
    std::cout << "Base() Do()\n";
    Do1();
  }

  virtual void Do1() {
    std::cout << "Base() Do1()\n";
  }

  virtual void Do2() {
    std::cout << "Base() Do2()\n";
  }

  virtual void Do3() {
    std::cout << "Base() Do3()\n";
  }
};

class Derived : public  Base {
public:
  virtual void Do1() {
    std::cout << "Derived() Do1()\n";
  }

  virtual void Do2() {
    std::cout << "Derived() Do2()\n";
  }

  virtual void Do3() {
    std::cout << "Derived() Do3()\n";
  }
};

int main() {
  Base *b = new Derived;
  b->Do();
  std::cout << "----------------\n";
  b->Do1();
  b->Do2();
  b->Do3();
  return 0;
}

运行结果如下：

代码编译之后使用objdump -d -S -l来对a.out进行反汇编。

（1）调用非虚函数Do的时候，在汇编代码中是通过函数符号来表示的。通过符号表硬编码，调用的是父类中的Do。

（2）在调用虚函数Do1、Do2和Do3的时候，并不是通过符号来调用的。虚函数的调用是通过查虚表来调用的，从汇编指令中也可以看到，虚函数Do1在虚函数表的第一个位置；虚函数Do2在虚函数表的第二个表项，偏移0x8；虚函数Do3在虚函数表的第三个表项，偏移0x10。

（3）在Do中调用Do1，也是从虚函数表中找到虚函数，然后调用。

b 指向 Derived 类型的指针，其中的虚函数表是类 Derived 的，所以在 Do() 中调用的 Do1() 是 Derived 中的 Do1()。

2 基类的构造函数和析构函数调用虚函数

2.1 基类构造函数调用虚函数

如下代码 Base 是基类，Derived 是派生类。在基类 Base 的构造函数中调用虚函数 Do1，那么调用的是基类的 Do1 还是派生类的 Do1 呢？

基类构造函数调用的虚函数是基类中的虚函数。

派生类构造函数调用的虚函数是派生类中的虚函数。

如下代码，Base 是基类，Derived 是派生类。在基类的构造函数中调用了虚函数 Do1，在派生类的构造函数中调用了虚函数 Do1。

#include <iostream>
#include <string>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

class Base {
public:
  Base() {
    std::cout << "Base()\n";
    Do1();
    printf("Base(), vfptr = %p\n", (unsigned long *)*(unsigned long *)(void *)this);
  }

  virtual void Do1() {
    std::cout << "Base() Do1()\n";
  }

  void PrintVfptr() {
    printf("Base, vfptr = %p\n", (unsigned long *)*(unsigned long *)(void *)this);
  }
};

class Derived : public  Base {
public:
  Derived() {
    std::cout << "Derived()\n";
    Do1();
    printf("Derived(), vfptr = %p\n", (unsigned long *)*(unsigned long *)(void *)this);
  }

  virtual void Do1() {
    std::cout << "Derived() Do1()\n";
  }
};

int main() {
  Base *b = new Derived;
  b->PrintVfptr();
  return 0;
}

运行结果如下：

（1）从现象来看，可以看出基类的构造函数调用的虚函数是基类中实现的函数；派生类的构造函数中调用的虚函数是派生类中实现的虚函数。

（2）在基类和派生类的构造函数中打印了类的虚函数表。可以看出，在基类构造函数中的虚函数表是基类自己的虚函数表。

从下边汇编代码也可以看出来，在构造函数中调用虚函数，并没有查虚函数表，而是通过函数符号直接调用的本类的函数。

2.2 基类析构函数调用虚函数

从汇编代码中也可以看出来，基类析构函数中调用的是基类的虚函数，派生类析构函数中调用的是派生类的虚函数。

#include <iostream>
#include <string>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

class Base {
public:
  Base() {
    std::cout << "Base()\n";
  }

  virtual ~Base() {
    std::cout << "~Base()\n";
    Do1();
  }

  virtual void Do1() {
    std::cout << "Base() Do1()\n";
  }
};

class Derived : public  Base {
public:
  Derived() {
    std::cout << "Derived()\n";
  }

  ~Derived() {
    std::cout << "~Derived()\n";
    Do1();
  }

  virtual void Do1() {
    std::cout << "Derived() Do1()\n";
  }
};

int main() {
  Base *b = new Derived;
  delete b;
  return 0;
}