放置外部虚拟表答案

【问题标题】：Placing of external virtual tables放置外部虚拟表
【发布时间】：2012-08-15 00:21:22
【问题描述】：

来自Large-Scale C++ Software Design (Lakos)，第 652 页：

问题是，“编译器会将给定类的虚拟表定义存放在哪个唯一的翻译单元中？”。 CFRONT（和许多其他 C++ 实现）采用的技巧是将外部虚拟表放置在翻译单元中，该翻译单元定义了出现在类中的第一个词法上的非内联函数（如果存在的话）。

最常用的编译器（GCC 和 Visual C++）是否仍然如此？还是曾经？

【问题讨论】：

这纯粹是实现定义的。编译器甚至可能没有虚拟表或虚拟指针，并以自己喜欢的方式实现动态调度。
@Als：哦，是的，编译器可以做的事情是无限多的。然而，这个问题很实际，这是列出的编译器实际所做的。
@Als "编译器甚至可能没有虚拟表或虚拟指针，并以自己喜欢的方式实现动态调度。" 尽管如此，实际上，每个现实世界的编译器都使用vtables，vptr...
+1 这是一个有效的问题。不是最关键或最引人入胜的 C++，而是关于现实世界实现的一个有效问题。
现代链接器通常具有合并相同符号定义的多个副本的能力，因此是否为同一类生成多个虚拟表副本不再那么重要；链接时它们很可能会合并。但是，如果析构函数是虚拟的（因此必须生成一个外行版本），将虚拟表放在析构函数所在的位置是最有意义的。当然，在析构函数的外联版本中，也如果析构函数被声明为内联，则可能在多个翻译单元中存在副本。

标签： c++ visual-c++ gcc compilation vtable

【解决方案1】：

GCC 碰巧记录了它的行为如问题 (http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Vague-Linkage.html) 中所述：

VTables

C++ 虚函数在大多数编译器中使用查找表（称为 vtable）来实现。 vtable 包含指向类提供的虚函数的指针，并且类的每个对象都包含指向其 vtable（或 vtables，在某些多重继承情况下）的指针。如果该类声明了任何非内联、非纯虚函数，则选择第一个作为该类的“关键方法”，并且 vtable 仅在定义关键方法的翻译单元中发出。

注意：如果选择的键方法后来被定义为内联，则 vtable 仍将在定义它的每个翻译单元中发出。确保任何内联虚函数都在类主体中声明为内联，即使它们没有在类主体中定义。

但是，即使在多个目标文件中可能存在多个 vtable 的情况下（如果“关键方法”被证明是内联的，就会发生这种情况），编译器会尽可能安排忽略重复项，但重复项如果目标不支持 COMDAT，最终可能会在最终二进制文件中使用空间：

在 ELF 系统上与 GNU ld 版本 2.8 或更高版本一起使用时，例如 GNU/Linux 或 Solaris 2，或在 Microsoft Windows 上，复制这些构造将在链接时被丢弃。这被称为 COMDAT 支持。

在不支持 COMDAT 但支持弱符号的目标上，GCC 将使用它们。这样一个副本将覆盖所有其他副本，但是未使用的副本仍会占用可执行文件中的空间。

对于不支持 COMDAT 或弱符号的目标，大多数具有模糊链接的实体将作为局部符号发出以避免来自链接器的重复定义错误。这不会发生然而，内联中的局部静态，因为有多个副本会几乎肯定会破坏。

FWIW，GCC 似乎使用以 __ZTV 开头的符号作为 vtable。

就 MSVC 而言，VC++10 的一些经验测试（我不认为 MS 记录了这种行为）表明 VC 似乎并未尝试将 vtable 限制为单个目标文件。由于 Microsoft 知道它可以依赖支持 COMDAT 部分的链接器，并且构造函数是唯一直接使用 vtable 的函数（我相信所有其他 vtable 使用都是通过对象指针间接使用的），看起来 VC 只是放置了实例化构造函数的任何对象文件中的 vtable。对于使用编译器生成的 ctor 的类，它可以是构造该类型对象的任何位置。

【讨论】：

“构造函数是唯一的函数”带有一些（不是全部）析构函数？