你所不知道的C++ 之 C++虚类模型

我们知道,一个C++类如果带有virtual关键字的函数,那么,,它就是一个虚类。虚类都有虚函数表。这个虚函数表真的存在吗?能摸得着、看得见吗?

的确是可以的。下面我们就展示一下如何看到C++类的虚函数表。请注意,我使用的系统是Ubutu 10.04, g++ 4.6.3。

下面我们先定义一个简单的纯虚类和它的实现类:

class BaseClassNoDeconstructor {public:virtual void func() = 0;};class VirtualClassNoDeconstructor : public BaseClassNoDeconstructor{public:virtual void func() {cout << "VirtualClassNoDeconstructor func\n";}};然后,针对类VirtualClassNoDeconstructor,我们定义两个等价的struct:

struct VirtualClassNoDeconstructorMember;struct VirtualClassNoDeconstructorVTable {void (*func)(VirtualClassNoDeconstructorMember*);};struct VirtualClassNoDeconstructorMember {VirtualClassNoDeconstructorVTable * vtable;};然后,我们用VirtualClassNoDeconstructorMember来调用它:

void dofuncNoDeconstructor(BaseClassNoDeconstructor* bcd) {cout <<"======= call by class no deconstructor by vtable: ===\n";VirtualClassNoDeconstructorMember * pvcd = (VirtualClassNoDeconstructorMember*)bcd;pvcd->vtable->func(pvcd);cout <<"======== end =======\n";}想看下输出结果吗?

======= call by class no deconstructor by vtable: ===VirtualClassNoDeconstructor func======== end =======我想不用多说什么了。

那么,对于一个有虚析构造的类,情况又是什么呢?首先,还是先看简单的类:

class BaseClass {public:virtual ~BaseClass() { }virtual void func() = 0;};class VirtualClass : public BaseClass {public:virtual ~VirtualClass(){cout << "Virtual Class destory"<<endl;}virtual void func() {cout << "Virtual Class : v="<<value<<endl;}VirtualClass(int v) : value(v) { };private:int value;};这两个类有虚的析构造,对应的等价struct则需要定义为:

struct VirtualClassVTable {void (*dector)(VirtualClassMember* self);void (*delete_obj)(VirtualClassMember* self);void (*func)(VirtualClassMember* self);};struct VirtualClassMember {VirtualClassVTable* vtable;int value;};看,多了两个函数:dector和delete_obj。先别着急,先看看测试代码和输出结果

void dofunc(BaseClass* bc) {cout <<"====== call class by vtable: ===\n";VirtualClassMember *pvcm = (VirtualClassMember*)bc;cout <<"from member value="<< pvcm->value<<endl;pvcm->vtable->func(pvcm);pvcm->vtable->dector(pvcm);printf("VTable %p: func=%p, ~=%p\n",pvcm->vtable, pvcm->vtable->func, pvcm->vtable->dector);printf("pvcm->vtable->delete_obj=%p\n", pvcm->vtable->delete_obj);printf("pvcm->vtable->dector=%p\n", pvcm->vtable->dector);printf("pvcm->vtable->func=%p\n", pvcm->vtable->func);cout <<"======== end ======\n";}输出结果呢,则是====== call class by vtable: ===from member value=1234Virtual Class : v=1234Virtual Class destoryVTable 0x401150: func=0x400970, ~=0x400ce2pvcm->vtable->delete_obj=0x400d14pvcm->vtable->dector=0x400ce2pvcm->vtable->func=0x400970======== end ======按照通常的做法,增加了一个析构造,应该增加一个函数才对,而实际上却增加了两个。其中一个就是真正的构造,而另外一个,是伴随他产生的一个删除函数:delete_obj。

这个函数是由编译器自动产生的。那么,他的作用是什么?为了搞清楚这个问题,我用objdump反编译代码,从其中摘抄了下面一段:

0000000000400d14 <_ZN9BaseClassD0Ev>: 400d14:55push %rbp 400d15:48 89 e5mov %rsp,%rbp 400d18:48 83 ec 10sub $0x10,%rsp 400d1c:48 89 7d f8mov %rdi,-0x8(%rbp) 400d20:48 8b 45 f8mov -0x8(%rbp),%rax 400d24:48 89 c7mov %rax,%rdi 400d27:e8 b6 ff ff ffcallq 400ce2 <_ZN9BaseClassD1Ev> 400d2c:48 8b 45 f8mov -0x8(%rbp),%rax 400d30:48 89 c7mov %rax,%rdi 400d33:e8 d8 fb ff ffcallq 400910 <_ZdlPv@plt> 400d38:c9leaveq 400d39:c3retq 这一段汇编代码的地址正是delete_obj函数指向的地址400d14。请看400d27位置的callq指令,调用的地址是400ce2。这个地址是dector的地址,即析构造的地址。再请看400d33的callq指令。_ZdlPv@plt表示什么意思呢?@plt表示这是一个引入了其他动态库的函数。_ZdlPv用c++filt转换后,就是名字"operator delete(void*)"。

在这里,也提醒下各位,当使用虚类的时候,一定要带上虚的析构造函数。否则在删除一个虚类对象时,很可能会发生内存的泄漏!

前有阻碍,奋力把它冲开,运用炙热的激-情,

你所不知道的C++ 之 C++虚类模型

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