虚表剖析

本文深入探讨了C++中虚函数表的概念及其工作原理,包括单继承、多继承及菱形继承等不同场景下虚函数表的生成与使用方式。

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虚基表是通过一块连续的内存来存储虚函数的地址。这张表解决了继承、虚函数(重写)的问题。

在有虚函数的对象实例中都存在一张虚表,虚函数表就像是一张地图,指明了实际应该调用的虚函数


一、探索单继承对象模型

1、没有覆盖

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
	virtual void fun1()
	{cout << "Base::fun1" << endl;}
	virtual void fun2()
	{cout << "Base::fun2" << endl;}
private:
	int _a = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
	virtual void fun3()
	{cout << "Derive::fun3" << endl;}
	virtual void fun4()
	{cout << "Derive::fun4" << endl;}
private:
	int _b = 2;
};
typedef void(*FUNC)();
void PrintVTable(int * VTable)
{
	cout << "虚表地址:" << VTable << endl;
	for (int i = 0; VTable[i] != 0; i++)
	{
		printf("第%d个虚函数地址:0x%x,->", i, VTable[i]);
		FUNC f = (FUNC)VTable[i];
		f();
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	Base b1;
	Derive d1;

	int* Vtable1 = (int*)(*(int*)&b1);
	int* Vtable2 = (int*)(*(int*)&d1);

	PrintVTable(Vtable1);
	PrintVTable(Vtable2);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}


说明:

(1)虚函数按照其声明顺序存在于虚表中

(2)在派生类中,前面基类的虚函数,后面是派生类的虚函数

2、有覆盖

#include<iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
	virtual void fun1()
	{cout << "Base::fun1" << endl;}
	virtual void fun2()
	{cout << "Base::fun2" << endl;}
private:
	int _a = 1;
};
class Derive : public Base
{
public:
	virtual void fun1()
	{cout << "Derive::fun1" << endl;}
	virtual void fun3()
	{cout << "Derive::fun3" << endl;}
	virtual void fun4()
	{cout << "Derive::fun4" << endl;}
private:
	int _b = 2;
};
typedef void(*FUNC)();
void PrintVTable(int * VTable)
{
	cout << "虚表地址:" << VTable << endl;
	for (int i = 0; VTable[i] != 0; i++)
	{
		printf("第%d个虚函数地址:0x%x,->", i, VTable[i]);
		FUNC f = (FUNC)VTable[i];
		f();
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	Base b1;
	Derive d1;

	int* Vtable1 = (int*)(*(int*)&b1);
	int* Vtable2 = (int*)(*(int*)&d1);

	PrintVTable(Vtable1);
	PrintVTable(Vtable2);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}


通过基类的引用或指针调用虚函数时,调用基类还是派生类的虚函数,要根据运行时引用(指针)实际引用(指针)的类型确定调用非虚函数时,则无论基类指向的是何种类型,都调用的是基类的函数。

派生类的虚函数表生成:

(1)先拷贝基类的虚函数表

(2)如果派生类重写了基类的某个虚函数,就同位置的基类虚函数

(3)跟上派生类自己定义的虚函数

Base b1;
Derive d1;

pBase = &b1;  指向基类,获取到的是基类的虚表指针
PBase->Fun();

pBase = &d1;
PBase->fun();  指向派生类,获取到的是派生类的虚表指针

二、探索多继承的内存分布

1、有覆盖的

#include<iostream>
using namespace std;

class Base1
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "Base1::fun1()" << endl;
	}
	virtual void fun2()
	{
		cout << "Base1::fun2()" << endl;
	}
private:
	int b1 = 1;
};
class Base2
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "Base2::fun1()" << endl;
	}
	virtual void fun2()
	{
		cout << "Base2::fun2()" << endl;
	}
private:
	int b2 = 2;
};

class Derive :public Base1, public Base2
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "Derive::fun1()" << endl;
	}
	virtual void fun2()
	{
		cout << "Derive::fun2()" << endl;
	}
	virtual void fun3()
	{
		cout << "Derive::fun3()" << endl;
	}
private:
	int d = 5;
};

typedef void(*FUNC)();
void PrintVTable(int * VTable)
{
	cout << "虚表地址:" << VTable << endl;
	for (int i = 0; VTable[i] != 0; i++)
	{
		printf("第%d个虚函数地址:0x%x,->", i, VTable[i]);
		FUNC f = (FUNC)VTable[i];
		f();
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	Base1 b1;
	Base2 b2;
	Derive d;

	int* Vtable1 = (int*)(*(int*)&b1);
	int* Vtable2 = (int*)(*(int*)&b2);
	int* Vtable3 = (int*)(*(int*)&d);

	PrintVTable(Vtable1);
	PrintVTable(Vtable2);
	PrintVTable(Vtable3);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}



2、没有覆盖的

#include<iostream>
using namespace std;

class Base1
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "Base1::fun1()" << endl;
	}
	virtual void fun2()
	{
		cout << "Base1::fun2()" << endl;
	}
private:
	int b1 = 1;
};
class Base2
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "Base2::fun1()" << endl;
	}
	virtual void fun2()
	{
		cout << "Base2::fun2()" << endl;
	}
private:
	int b2 = 2;
};

class Derive :public Base1, public Base2
{
public:
	virtual void fun3()
	{
		cout << "Derive::fun3()" << endl;
	}
private:
	int d = 5;
};

typedef void(*FUNC)();
void PrintVTable(int * VTable)
{
	cout << "虚表地址:" << VTable << endl;
	for (int i = 0; VTable[i] != 0; i++)
	{
		printf("第%d个虚函数地址:0x%x,->", i, VTable[i]);
		FUNC f = (FUNC)VTable[i];
		f();
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	Base1 b1;
	Base2 b2;
	Derive d;

	int* Vtable1 = (int*)(*(int*)&b1);
	int* Vtable2 = (int*)(*(int*)&b2);
	int* Vtable3 = (int*)(*(int*)&d);

	PrintVTable(Vtable1);
	PrintVTable(Vtable2);
	PrintVTable(Vtable3);
}
int main()
{
	test();
	return 0;
}


三、菱形继承

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	virtual void f()
	{
		cout << "A::f()" << endl;
	}
private:
	int _a = 1;
};
class B: public A
{
public:
	virtual void f()
	{
		cout << "B::f()" << endl;
	}
private:
	int _b = 2;
};
class C : public A
{
public:
	virtual void f()
	{
		cout << "C::f()" << endl;
	}
private:
	int _c = 3;
};
class D : public B,public C
{
public:
	virtual void f()
	{
		cout << "D::f()" << endl;
	}
private:
	int _d = 4;
};
int main()
{
	D d;
	return 0;
}

内容概要:本文针对国内加密货币市场预测研究较少的现状,采用BP神经网络构建了CCi30指数预测模型。研究选取2018年3月1日至2019年3月26日共391天的数据作为样本,通过“试凑法”确定最优隐结点数目,建立三层BP神经网络模型对CCi30指数收盘价进行预测。论文详细介绍了数据预处理、模型构建、训练及评估过程,包括数据归一化、特征工程、模型架构设计(如输入层、隐藏层、输出层)、模型编译与训练、模型评估(如RMSE、MAE计算)以及结果可视化。研究表明,该模型在短期内能较准确地预测指数变化趋势。此外,文章还讨论了隐层节点数的优化方法及其对预测性能的影响,并提出了若干改进建议,如引入更多技术指标、优化模型架构、尝试其他时序模型等。 适合人群:对加密货币市场预测感兴趣的研究人员、投资者及具备一定编程基础的数据分析师。 使用场景及目标:①为加密货币市场投资者提供一种新的预测工具和方法;②帮助研究人员理解BP神经网络在时间序列预测中的应用;③为后续研究提供改进方向,如数据增强、模型优化、特征工程等。 其他说明:尽管该模型在短期内表现出良好的预测性能,但仍存在一定局限性,如样本量较小、未考虑外部因素影响等。因此,在实际应用中需谨慎对待模型预测结果,并结合其他分析工具共同决策。
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