C++中的虚表

原创
2022-11-22
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C++中为了实现多态,使用的是虚表。
首先我们看一个简单的例子,代码如下:

#include <iostream>
#include "stdlib.h"
class BaseClass
{
public:
BaseClass() {}
`~BaseClass(){}
virtual void runPrint(void) {
std::cout << "Run BaseClass Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint2(void) {
std::cout << "Run BaseClass Function2!" << std::endl;
}
int m_Number = 10;
};
int main(int argc, char** argv)
{
BaseClass a;
a.runPrint();
system("pause");
return 0;
}

我们在 a 的位置下一个断点,看一下a中的内容,如下图所示

  • 这个 __vfptr 就是对象a的虚表,存储着数据的虚函数列表
  • 这个表的指针存储在对象的首地址
  • 重写虚函数时,子类的函数会替换虚表中对应的函数

下面是一个继承的列子:

class MyClass : public BaseClass
{
public:
MyClass(){}
~MyClass(){}
void runPrint(void) override {
std::cout << "Run MyClass Function!" << std::endl;
}
};

接下来我们重写改写一下这个子类

class MyClass : public BaseClass
{
public:
MyClass(){}
~MyClass(){}
void runPrint(void) override {
std::cout << "Run MyClass Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint3(void) {
std::cout << "Run MyClass Function3" << std::endl;
}
};

我们用图表示类中虚表的存储

为了证明这个存储方式是正确的,我们做如下的代码

typedef void(*Fun)(void);
BaseClass *pD = new MyClass;
void** pArray = (void**)(*((int**)(pD)));
Fun f = (Fun)pArray[0]; // MyClass::runPrint
f();
f = (Fun)pArray[1]; // BaseClass::runPrint2
f();
f = (Fun)pArray[2]; // MyClass::runPrint3
f();

运行结果如下:
Run MyClass Function!
Run BaseClass Function2!
Run MyClass Function3

这里值得说明的是,对于菱形的继承方式,如这种方式继承
基类 A
A <-B, A<-C B继承A,C继承A
B<-D,C<-D D继承B和C

代码如下:

#include
#include "stdlib.h"
class ClassA
{
public:
ClassA() {}
~ClassA(){}
virtual void runPrint(void) {
std::cout << "Run ClassA Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint2(void) {
std::cout << "Run ClassA Function2!" << std::endl;
}
int m_Number = 10;
};
class ClassB : public ClassA
{
public:
ClassB(){}
~ClassB(){}
void runPrint(void) override {
std::cout << "Run ClassB Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint3(void) {
std::cout << "Run ClassB Function3" << std::endl;
}
};
class ClassC : public ClassA
{
public:
ClassC() {}
~ClassC() {}
void runPrint(void) override {
std::cout << "Run ClassC Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint4(void) {
std::cout << "Run ClassC Function4" << std::endl;
}
};
class ClassD : public ClassB, public ClassC
{
public:
ClassD() {}
~ClassD() {}
void runPrint(void) override {
std::cout << "Run ClassD Function!" << std::endl;
}
virtual void runPrint5(void) {
std::cout << "Run ClassD Function5" << std::endl;
}
};
typedef void(*Fun)(void);
int main(int argc, char** argv)
{
ClassD *pD = new ClassD;
void** pArray = (void**)(*((int**)(pD)));
Fun f = (Fun)pArray[0]; // MyClass::runPrint
f();
f = (Fun)pArray[1]; // BaseClass::runPrint2
f();
f = (Fun)pArray[2]; // MyClass::runPrint3
f();
f = (Fun)pArray[3]; // MyClass::runPrint3
f();
system("pause");
return 0;
}

运行结果如下:
Run ClassD Function!
Run ClassA Function2!
Run ClassB Function3
Run ClassD Function5

在内存中存储如下

不会飞的纸飞机
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