理解使用 vptr 直接调用虚函数时的输出答案

【问题标题】：Understanding output when virtual functions are called directly using vptr理解使用 vptr 直接调用虚函数时的输出
【发布时间】：2014-06-16 17:54:15
【问题描述】：

我正在查看从某个地方获得的代码，以了解 vptr 和 vtable 的工作原理。以下是带有输出的代码

class Base1 
{
virtual void fun1() { cout<< "Base1::fun1()" << endl; }
virtual void func1() { cout<< "Base1::func1()" << endl; }
};
class Base2 {
virtual void fun1() { cout<< "Base2::fun1()" << endl; }
virtual void func1() { cout<< "Base2::func1()" << endl; }
};
class Base3 {
virtual void fun1() { cout<< "Base3::fun1()" << endl; }
virtual void func1() { cout<< "Base3::func1()" << endl; }
};

class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 
{
public:
virtual void Fn()
{
cout<< "Derive::Fn" << endl; 
}
virtual void Fnc()
{
cout<< "Derive::Fnc" << endl; 
}
};
typedef void(*Fun)(void);

int main()
{
Derive obj;
Fun pFun = NULL;
// calling 1st virtual function of Base1
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+0)+0);
pFun();
// calling 2nd virtual function of Base1
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+0)+1);
pFun();
// calling 1st virtual function of Base2
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+1)+0);
pFun();
// calling 2nd virtual function of Base2
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+1)+1);
pFun();
// calling 1st virtual function of Base3
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+2)+0);
pFun();
// calling 2nd virtual function of Base3
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+2)+1);
pFun();
// calling 1st virtual function of Derive
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+0)+2);
pFun();

// calling 2nd virtual function of Derive
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+0)+3);
pFun();
return 0;
}

OUTPUT:
Base1::fun
Base1::func
Base2::fun
Base2::func
Base3::fun
Base3::func
Derive::Fn
Derive::Fnc

看起来还可以，但是调用派生类的虚函数的方式不明白。不应该是这样吗：

// calling 1st virtual function of Derive
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+3)+0);
pFun();

// calling 2nd virtual function of Derive
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&obj+3)+1);

这意味着是使用派生类的vptr访问的虚函数的地址，最终指向派生类的vtable。

【问题讨论】：

虚拟调用机制是实现定义的。
忽略未定义的行为，这取决于编译器。阅读编译器的文档和/或源代码，了解它应该是什么。

标签： c++ inheritance virtual vtable vptr

【解决方案1】：

面向对象编程的整个思想是遵循抽象。当您有用于动态绑定的虚函数时，通过调用基类指针的虚函数来通过抽象使用它。根据它在类层次结构中动态指向的位置，它将动态绑定。为什么要更深入地打破抽象并使用 vtbl 等（根据某些准则，编译器的实现因编译器而异）。所以建议是善用动态绑定。

【讨论】：

【解决方案2】：

看起来Derive 中的新虚函数被添加到第一个基类的 vtable 的末尾，而不是放在单独的表中。这是有道理的：扩展一个现有的表比添加一个额外的表更有效，因为这会为每个继承级别增加一个额外的指针来膨胀每个对象。

当然，所有这些都取决于实现。该语言没有指定应该如何实现虚拟调度，只指定正常使用时应该如何工作。

【讨论】：