C++的虚函数表

这里的例子全部来自陈皓的C++ 虚函数表解析，经过修改的。

编译器：g++ (Ubuntu 4.9.2-10ubuntu13) 4.9.2

环境：ubuntu 15.04 64位系统（地址占8字节）

例子1：

#define LL long long

class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
LL a;
};

int main(void)
{
typedef void (*Fun)(void);
Base b;
b.a=10086;

Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;

LL *p=(LL*)*(LL*)&b;
for(int i=0; i<3; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
cout<<"a的地址： "<<(&b)+1<<endl;
cout<<"a的值： "<<*((LL*)(&b)+1)<<endl;
cout<<"对象b的大小："<<sizeof(b)<<endl;

return 0;
}

输出：



　　解释：通过强转对象b的地址，将地址逐个取出来运行看看是什么。

　　总结：对象b中存储了2个东西，第一个是虚函数表指针，第二个是变量a，所以共计8+8=16字节。在虚函数表指针所指的地址中，有3个指针，分别是3个虚函数的指针，每个占8字节，共计3*8=24字节。陈皓说虚表最后加个标志，这点不知道怎么验证～

　　验证了如下这副图：

　　


例子2：

　　一般继承，无函数覆盖的，全部函数都声明为virtual：　　

　　

class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};

class Derive:public Base{
public:
virtual void f1() { cout << "Derive::f1" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};

int main(void)
{
typedef void (*Fun)(void);
Derive d;
Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (LL*)(&d) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (LL*)*(LL*)(&d) << endl;

LL *p=(LL*)*(LL*)&d;
for(int i=0; i<6; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
cout<<"对象d的大小："<<sizeof(d)<<endl;

return 0;
}

输出：



　　解释：仅仅只有2个类，且Derive继承Base类，一共有6个虚函数。

　　总结：对象d中一共占用8个字节，也就是只保存了虚函数表的地址。虚函数表中一共有6个函数指针，分别是Base的3个+Derive的3个。

　　验证了如下这副图：

　　


例子3：

　　一般继承，只有1个函数是覆盖的，全部函数都声明为virtual：
　　

class Base {
public:
virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};

class Derive:public Base{
public:
virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};

int main(void)
{
typedef void (*Fun)(void);
Derive d;
Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (LL*)(&d) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (LL*)*(LL*)(&d) << endl;

LL *p=(LL*)*(LL*)&d;
for(int i=0; i<5; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}

cout<<"对象d的大小："<<sizeof(d)<<endl;

return 0;
}

输出：



　　解释：这个模型跟上面的差不多，而这次有1个函数是覆盖的。

　　总结：虚函数表中一共有5个函数指针，Base中占2个，Derive中占3个。流程是先将基类的3个函数摆在虚函数表前面，接着摆派生类的，由于Derive的函数f覆盖掉基类Base的函数f，所以直接代替基类的函数f的位置。多态是：用基类的指针指向派生类对象，调用的是有覆盖的派生类中的函数。这里就可以实现多态～

　　验证了如下这副图：

　　


例子4：

　　多重继承，无虚函数覆盖，但全部函数都声明为虚函数。

　　

class Base1 {
public:
virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
};
class Base2 {
public:
virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
};
class Base3 {
public:
virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
};

class Derive:public Base1,public Base2,public Base3{
public:
virtual void f1() { cout << "Derive::f1" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
};

int main(void)
{
typedef void (*Fun)(void);
Derive d;
Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (LL*)(&d) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (LL*)*(LL*)(&d) << endl;

LL *p=(LL*)*(LL*)&d;
for(int i=0; i<5; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
for(int i=0; i<3; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
for(int i=0; i<3; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}

cout<<"对象d的大小："<<sizeof(d)<<endl;

return 0;
}

输出：



　　解释：Derive类一共有3个基类，按1,2,3的顺序继承。由于有3个基类，所以对象d中有且仅有3个指针，分别指向其基类的虚函数表。

　　总结：虚函数表1中有5个函数，虚函数表2和3中有3个函数。也就是说，基类Derive中的虚函数是借放在第一个基类的虚函数表中的尾部。

　　验证了如下这副图：

　　


例子5：

　　多重继承，有1个虚函数覆盖，全部函数声明为虚函数。

　　

class Base1 {
public:
virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }
};
class Base2 {
public:
virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }
};
class Base3 {
public:
virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }
virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }
virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }
};

class Derive:public Base1,public Base2,public Base3{
public:
virtual void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
};

int main(void)
{
typedef void (*Fun)(void);
Derive d;
Fun pFun = NULL;

cout << "虚函数表地址：" << (LL*)(&d) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (LL*)*(LL*)(&d) << endl;

LL *p=(LL*)*(LL*)&d;
for(int i=0; i<4; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
for(int i=0; i<3; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}
for(int i=0; i<3; i++)
{
pFun = (Fun)*(p+i);
pFun();
}

cout<<"对象d的大小："<<sizeof(d)<<endl;

return 0;
}

输出：



　　解释：例子基本和上一个例子一样。基类Derive中的虚函数f 覆盖掉3个基类中的同名虚函数f。

　　总结：依然是3个函数表，只是每个函数表中的同名函数f 都被替换成了基类Derive中的函数f 。所以虚函数表1中有4个指针，表2和3都分别有3个。