为什么指向函数的指针的大小与指向成员函数的指针的大小不同？答案

【问题标题】：Why the size of a pointer to a function is different from the size of a pointer to a member function?为什么指向函数的指针的大小与指向成员函数的指针的大小不同？
【发布时间】：2012-08-13 23:09:23
【问题描述】：

指针不就是地址吗？还是我遗漏了什么？

我测试了几种类型的指针：

指向任何变量的指针都是相同的（在我的平台上为 8B）
指向函数的指针与指向变量的指针大小相同（再次为 8B）
指向具有不同参数的函数的指针 - 仍然相同 (8B)

但指向成员函数的指针更大 - 在我的平台上为 16B。

三件事：

为什么指向成员函数的指针更大？他们还需要什么信息？
据我所知，标准没有说明指针的大小，除了 void* 必须能够“包含”任何指针类型。换句话说，任何指针都必须能够转换为void*，对吧？如果是这样，那为什么sizeof( void* ) 是8，而sizeof 指向成员函数的指针是16？
是否还有其他大小不同的指针示例（我的意思是，对于标准平台，而不是一些稀有和特殊的平台）？

【问题讨论】：

本质上，该标准并不要求数据指针、函数指针和成员函数指针都具有相同的大小。如果您想知道为什么它们在您的平台上的大小不同，您必须询问 C++ 编译器的维护人员。 parashift.com/c++-faq/cant-cvt-memfnptr-to-voidptr.html parashift.com/c++-faq/cant-cvt-fnptr-to-voidptr.html
@KirilKirov 没问题。我并不总是讽刺:)

标签： c++ pointers function-pointers member-function-pointers

【解决方案1】：

在最正常的情况下，你几乎可以想到

struct A {
    int i;
    int foo() { return i; }
};

A a;
a.foo();

作为

struct A {
    int i;
};
int A_foo( A* this ) { return this->i; };

A a;
A_foo(&a);

（开始看起来像C，对吗？）所以您会认为指针&A::foo 与普通函数指针相同。但是有一些复杂性：多重继承和虚函数。

假设我们有：

struct A {int a;};
struct B {int b;};
struct C : A, B {int c;};

它可能是这样布置的：

如您所见，如果您想用A* 或C* 指向对象，则指向开始，但如果您想用B* 指向它，则必须指向中间的某个地方。

所以如果C从B继承了一些成员函数并且你想指向它然后调用C*上的函数，它需要知道洗牌this指针。该信息需要存储在某个地方。所以它与函数指针混为一谈。

现在，对于每个具有virtual 函数的类，编译器都会创建一个列表，称为虚拟表。然后它向该类添加一个指向该表的额外指针 (vptr)。所以对于这个类结构：

struct A
{
    int a;
    virtual void foo(){};
};
struct B : A
{
    int b;
    virtual void foo(){};
    virtual void bar(){};
};

编译器最终可能会变成这样：

所以指向虚函数的成员函数指针实际上需要成为虚表的索引。所以成员函数指针实际上需要 1) 可能是函数指针，2) 可能是 this 指针的调整，以及 3) 可能是 vtable 索引。为了保持一致，每个成员函数指针都需要具备所有这些功能。所以这是指针的8字节，调整的4字节，索引的4字节，总共16字节。

我相信这实际上在编译器之间会有很大差异，并且有很多可能的优化。可能没有人真正按照我描述的方式实现它。

很多详细信息，请参阅this（滚动到“成员函数指针的实现”）。

【讨论】：

我冒昧地插入了我认为您正在寻找的标准中的文本。我希望没关系。
请注意，就标准而言，int* 可能小于void*；对于一些非常古老的 C 实现，确实如此。 void* 保证的所有内容都是非成员数据：没有什么可以保证，例如，指向成员数据的指针不大于 void*（尽管我无法想象一个合理的实现，它会是）。
这：将被实现为指向对象的指针显然是不正确的。对象指针在方法被调用的地方提供。但我认为你只是把你的话弄错了。我只是重新表述它以表明需要更多信息来支持多态行为。
我认为 foo(&a); 应该是 A_foo(&a); 在您的代码行中：A a; foo(&a);

【解决方案2】：

基本上是因为它们需要支持多态行为。看看 Raymond Chen 的 article。

【讨论】：

【解决方案3】：

一些解释可以在这里找到： The underlying representation of member function pointers

虽然指向成员的指针表现得像普通指针，但在幕后它们的表示是完全不同的。事实上，在某些情况下，指向成员的指针通常由一个包含最多四个字段的结构组成。这是因为指向成员的指针不仅要支持普通的成员函数，还要支持虚成员函数、具有多个基类的对象的成员函数以及虚基类的成员函数。因此，最简单的成员函数可以表示为一组两个指针：一个保存成员函数的物理内存地址，第二个指针保存 this 指针。但是，在虚拟成员函数、多重继承和虚拟继承等情况下，指向成员的指针必须存储附加信息。因此，您不能将指向成员的指针转换为普通指针，也不能在指向不同类型成员的指针之间安全地转换。块引用

【讨论】：

【解决方案4】：

我猜它与this 指针有关...也就是说，每个成员函数还必须具有它们所在类的指针。然后指针使函数的大小更大一些。

【讨论】：

:) 我也是这么想的，weggo，但事实并非如此。例如，因为初始化此类指针与任何对象无关，而仅与类声明有关。这表明我错了。

【解决方案5】：

将指向成员函数的指针表示为{this, T (*f)()} 的一些主要原因是：

它在编译器中的实现比将指向成员函数的指针实现为 T (*f)() 更简单
它不涉及运行时代码生成或额外的簿记
与T (*f)()相比，它的表现相当不错
C++ 程序员对于指向成员函数的指针大小等于sizeof(void*)
在执行期间生成运行时代码实际上是当前 C++ 代码的禁忌

【讨论】：