vtable 和多态性 - 函数的偏移量答案

【问题标题】：vtable and polymorphism - offset of a functionvtable 和多态性 - 函数的偏移量
【发布时间】：2014-09-24 16:32:41
【问题描述】：

如果我理解正确的话，类定义会在 vtable 中强加虚函数的特定顺序，因此已知给定函数与表的开头有一定的偏移量。但是，我不明白这如何与多态性一起使用。

class B1 {
  virtual void funcB1();
};

class B2 {
  virtual void funcB2() {}
};

class D : public B1, public B2 {
  virtual void funcB1() {}
  virtual void funcB2() {}
};

void main(...) {
  B1 *b1 = new D();
  B2 *b2 = new D();
  B1 *realB1 = new B1();
  B2 *realB2 = new B2();

  b1->funcB1();
  b2->funcB2();
  realB1->funcB1();
  realB2->funcB2();
}

生成的代码如何知道如何访问不同偏移量的funcB2？

【问题讨论】：

标签： c++ polymorphism multiple-inheritance virtual-functions vtable

【解决方案1】：

当您从两个基类组成一个类时，每个部分在结果类中由一个功能齐全的块表示，并带有自己的指向 vtable 的指针。这就是生成的代码知道调用什么函数的方式：将D的指针转换为B1和B2会产生不同的指针，因此生成的代码可以使用相同的偏移量进入虚拟表。

D *d = new D();
B1 *b1 = dynamic_cast<B1*>(d);
B2 *b2 = dynamic_cast<B2*>(d);
printf("%p %p %p", (void*)d, (void*)b1, (void*)b2);

这个produces the following output on ideone：

0x91c7008 0x91c7008 0x91c700c

注意D* 和B1* 如何打印相同的值，而B2* 打印不同的值。当您调用b2->funcB2() 时，指针b2 已经指向D 对象的不同部分，该部分指向不同的vtable（具有B2 布局的vtable），因此生成的代码不会在您的示例中，需要为 b2 和 realB2 做任何不同的事情。

【讨论】：

当我调用一个接受 B2* 的函数时，编译器如何知道它得到的是实际的 B2 还是 D？它是否添加运行时代码来检查，并相应地计算偏移量？
@Dorfl 当编译器看到你调用一个接受B2*的函数时，它会在调用点静默插入D*到B2*的转换，以便指针指向函数看起来和行为就好像它是一个指向 B2 的纯指针。
终于搞定了！谢谢！抱歉，我还不能投票给你，但我没有所需的声誉。
顺便说一句，我只是想确定一下——当我从 B2* 转换回 D* 时，它是否会添加相反的偏移量以返回 D 的表应该在的位置？
@Dorfl 这是一个很好的问题！答案是“是”(here is a modified demo)。

【解决方案2】：

通常D 对象将有两个 vtable 指针，每个基类一个。这确实无法避免，因为它必须包含每个基类的相同二进制布局。每当您从一种类型转换为另一种类型时，编译器都会插入指针修正 - 如果您在转换为每个基类后打印指针地址，您会发现它们是不同的。

【讨论】：