关于C++ 虚函数表的一些问题(g++)
这两天看了两篇关于C++虚函数表的文章，一篇是陈浩的，http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051还有一篇是http://www.cnblogs.com/livingintruth/archive/2012/08/03/2620599.html。照着第二篇里的例子，
在我的电脑上测试了一下，发现有不少自己不懂的地方，原作者也没有讲的太清楚，所以自己查了不少资料，将一些所得
与大家分享。
示例的代码（有部分改动）：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Point
{
public:
Point()
{
cout
}
virtual void func_hs()
{
cout
printf("the address of this --func_hs:%p\n",&Point::func_hs);
}
virtual void func_zzy()
{
cout
printf("the address of this --func_zzy:%p\n",&Point::func_zzy);
}
static void print()
{
//相对地址,在虚表指针之后.0x4 0x8 0xc --------->point to member
printf("&Point::x=%p\n&Point::y=%p\n&Point::z=%p\n",
&Point::x,&Point::y,&Point::z);
}
void printThis()
{
//float *
printf("&this->x=%p\n&this->y=%p\n&this->z=%p\n",
&this->x,&this->y,&this->z);
}
void printVt()
{
printf("the address of object,this:%p\nthe address of vt:%p\n",
this,(void*)*(int*)this);
}
void callVtFuncs(int num=2)
{
cout
typedef void (*Funp)(void);
for(int i=0;i
{
Funp funp=(Funp)*((int*)*(int*)this+i);
printf("%p\n",((int*)*(int*)this+i));
printf("Point::callVtFuncs=>address of this fun:%p\n",funp);
if(i==2||i==3)
{
continue;
}
funp();
}
}
void printVirtualFunAddress()
{
cout
printf("func_hs:%p\nfunc_zzy:%p\nfunc_zzzy:%p\n",
&Point::func_hs,&Point::func_zzy,
&Point::func_zzzy);
printf("%p\n",&Point::func_zzzy);
}
virtual ~Point()
{
// printf("%p\n",&Point::~Point);
cout
}
virtual void func_zzzy()
{
cout
printf("the address of this --func_zzzy:%p\n",&Point::func_zzzy);
}
protected:
float x,y,z;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Point point;
Point::print();
point.printThis();
point.printVt();
point.callVtFuncs(5);
point.printVirtualFunAddress();
printf("sizeof func:%u\n",sizeof(&main));
printf("%p\n",&main);
printf("sizeof memfunc:%u\n",sizeof(&Point::printVirtualFunAddress));
printf("%p\n",&Point::printVirtualFunAddress);
printf("%p\n",&Point::func_zzzy);
printf("sizeof virtmemfunc:%u\n",sizeof(&Point::func_zzzy));
cout
return 0;
}
Point类里面包括virtual desctructor共有4个virtual functions.
输出结果如下：
Point constructor
&Point::x=0x4
&Point::y=0x8
&Point::z=0xc
&this->x=0xbffff624
&this->y=0xbffff628
&this->z=0xbffff62c
the address of object,this:0xbffff620
the address of vt:0x8048fc0
0x8048fc0
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048a12
Point::func_hs
the address of this --func_hs:0x1
0x8048fc4
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048a64
Point::func_zzy
the address of this --func_zzy:0x5
0x8048fc8
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048c8e
0x8048fcc
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048cda
0x8048fd0
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048cf8
Point::func_zzzy
the address of this --func_zzzy:0x11
func_hs:0x1
func_zzy:(nil)
func_zzzy:0x5
0x11
sizeof func:4
0x804880c
sizeof memfunc:8
0x8048bdc
0x11
sizeof virtmemfunc:8
data member那一块比较简单，没有太大的问题。主要是virtual table这块比较复杂 。第一个小问题就是
顺序的问题。实验证明在vtable中虚函数指针的顺序是按照声明时的顺序放置的。不管virtual desctructor
在哪个位置，都会占据两个slot，即有两个virtual desctructor.至于为什么会有两个，具体我也不是太清楚，
后面在讨论。
我第一个有一个有疑问的地方就是关于typeinfo的问题。记得《Inside the c++ object model》中，Lippman
提到的对象模型中，将typeinfo放置在vtable的第一个slot中，而根据上面例子来看，第一个slot就是所声明
的第一个virtual function.那么typeinfo存在何处？
vtable 的首地址是0x8048fc0，而从0x8048fb0开始的内存地址信息如下：
(gdb) x/16a 0x8048fb0
0x8048fb0: 0x75253a63 0xa 0x0 0x8048fdc
0x8048fc0 : 0x8048a12 0x8048a64 0x8048c8e 0x8048cda
0x8048fd0 : 0x8048cf8 0x696f5035 0x746e 0x804a4c8
0x8048fe0 : 0x8048fd4 0x3b031b01 0x98 0x12
可以看出，在vtable之前也有关于Point类的信息，0x8048fbc处的值为0x8048fdc ，而0x8048fdc处的值为：0x804a4c8
输出中我在typeid(point)那一行设了断点，进入函数之后可以看到：
(gdb) s
std::type_info::name (this=0x8048fdc)
at /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.7.1/../../../../include/c++/4.7.1/typeinfo:102
102 { return __name[0] == '*' ? __name + 1 : __name; }
(gdb) n
5Point
point的类型信息为5Point，而type_info::name传入的参数信息就是0x8048fdc.再看用
-fdump-class-hierarchy输出的关于Point的类型信息：
Vtable for Point
Point::_ZTV5Point: 7u entries
0 (int (*)(
))0
4 (int (*)(
))(& _ZTI5Point)
8 (int (*)(
))Point::func_hs
12 (int (*)(
))Point::func_zzy
16 (int (*)(
))Point::~Point
20 (int (*)(
))Point::~Point
24 (int (*)(
))Point::func_zzzy
Class Point
size=16 align=4
base size=16 base align=4
Point (0xb60019a0) 0
vptr=((& Point::_ZTV5Point) + 8u)
这样的结果已经相当清楚。在g++的实现中，真正的typeinfo信息放置在vtable之后，其位置是通过vtable之前的地址内
所包含的信息所指定。在整个关于Point类的这些信息里，起始位置为&Point::_ZTV5Point,其值为0x0,之后是关于类型
信息，然后才是vtable的入口点。即 vptr=((& Point::_ZTV5Point) + 8u)。point类的this指针通过类型转化后所解
引用得到的值即使vptr.至于size=16很好理解，1个vptr+3个float.
另一个诡异的信息就是point to member的输出，单个输出是，3个virtual function分别是0x1 0x5 0x11,而在
printVirtualFunAddress中所输出的信息却很诡异，分别是0x1,nil,0x5,这就是为什么要在main函数中加入测试
函数指针大小的原因，普通函数是4个字节，而成员函数的确是8个字节，不管是不是virtual function.所以在printf
参数入栈的时候，要push两次，将第二次push的结果当作了第二个参数的值，以此后推。所以会有上面的结果。
最后就是那两个desctructor的问题，在上面通过函数指针调用函数的时候要将他们都略过去。如果将virtual去掉，
那么vtable中就没有desctructor。
下面是objdump出来的结果：objdump -d a.out|grep PointD
8048932: e8 51 03 00 00 call 8048c88
8048944: e8 3f 03 00 00 call 8048c88
08048c88 :
8048cc5: 74 0b je 8048cd2
08048cd4 :
8048ce0: e8 a3 ff ff ff call 8048c88
两个函数中，main调用的是，这就是我们上面声明的那个virtual desctrucotr.而且在内存布局中,
的位置比较靠前，其在vtable中的位置也应在之前，而
08048cd4 :
8048cd4: 55 push %ebp
8048cd5: 89 e5 mov %esp,%ebp
8048cd7: 83 ec 18 sub $0x18,%esp
8048cda: 8b 45 08 mov 0x8(%ebp),%eax
8048cdd: 89 04 24 mov %eax,(%esp)
8048ce0: e8 a3 ff ff ff call 8048c88
8048ce5: 8b 45 08 mov 0x8(%ebp),%eax
8048ce8: 89 04 24 mov %eax,(%esp)
8048ceb: e8 80 f9 ff ff call 8048670
8048cf0: c9 leave
的工作好像也要调用，这个应该是编译器生成的，再往深处我也不甚清楚了。
这两天看了两篇关于C++虚函数表的文章，一篇是陈浩的，http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051还有一篇是http://www.cnblogs.com/livingintruth/archive/2012/08/03/2620599.html。照着第二篇里的例子，
在我的电脑上测试了一下，发现有不少自己不懂的地方，原作者也没有讲的太清楚，所以自己查了不少资料，将一些所得
与大家分享。
示例的代码（有部分改动）：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Point
{
public:
Point()
{
cout
}
virtual void func_hs()
{
cout
printf("the address of this --func_hs:%p\n",&Point::func_hs);
}
virtual void func_zzy()
{
cout
printf("the address of this --func_zzy:%p\n",&Point::func_zzy);
}
static void print()
{
//相对地址,在虚表指针之后.0x4 0x8 0xc --------->point to member
printf("&Point::x=%p\n&Point::y=%p\n&Point::z=%p\n",
&Point::x,&Point::y,&Point::z);
}
void printThis()
{
//float *
printf("&this->x=%p\n&this->y=%p\n&this->z=%p\n",
&this->x,&this->y,&this->z);
}
void printVt()
{
printf("the address of object,this:%p\nthe address of vt:%p\n",
this,(void*)*(int*)this);
}
void callVtFuncs(int num=2)
{
cout
typedef void (*Funp)(void);
for(int i=0;i
{
Funp funp=(Funp)*((int*)*(int*)this+i);
printf("%p\n",((int*)*(int*)this+i));
printf("Point::callVtFuncs=>address of this fun:%p\n",funp);
if(i==2||i==3)
{
continue;
}
funp();
}
}
void printVirtualFunAddress()
{
cout
printf("func_hs:%p\nfunc_zzy:%p\nfunc_zzzy:%p\n",
&Point::func_hs,&Point::func_zzy,
&Point::func_zzzy);
printf("%p\n",&Point::func_zzzy);
}
virtual ~Point()
{
// printf("%p\n",&Point::~Point);
cout
}
virtual void func_zzzy()
{
cout
printf("the address of this --func_zzzy:%p\n",&Point::func_zzzy);
}
protected:
float x,y,z;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Point point;
Point::print();
point.printThis();
point.printVt();
point.callVtFuncs(5);
point.printVirtualFunAddress();
printf("sizeof func:%u\n",sizeof(&main));
printf("%p\n",&main);
printf("sizeof memfunc:%u\n",sizeof(&Point::printVirtualFunAddress));
printf("%p\n",&Point::printVirtualFunAddress);
printf("%p\n",&Point::func_zzzy);
printf("sizeof virtmemfunc:%u\n",sizeof(&Point::func_zzzy));
cout
return 0;
}
Point类里面包括virtual desctructor共有4个virtual functions.
输出结果如下：
Point constructor
&Point::x=0x4
&Point::y=0x8
&Point::z=0xc
&this->x=0xbffff624
&this->y=0xbffff628
&this->z=0xbffff62c
the address of object,this:0xbffff620
the address of vt:0x8048fc0
0x8048fc0
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048a12
Point::func_hs
the address of this --func_hs:0x1
0x8048fc4
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048a64
Point::func_zzy
the address of this --func_zzy:0x5
0x8048fc8
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048c8e
0x8048fcc
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048cda
0x8048fd0
Point::callVtFuncs=>address of this fun:0x8048cf8
Point::func_zzzy
the address of this --func_zzzy:0x11
func_hs:0x1
func_zzy:(nil)
func_zzzy:0x5
0x11
sizeof func:4
0x804880c
sizeof memfunc:8
0x8048bdc
0x11
sizeof virtmemfunc:8
data member那一块比较简单，没有太大的问题。主要是virtual table这块比较复杂 。第一个小问题就是
顺序的问题。实验证明在vtable中虚函数指针的顺序是按照声明时的顺序放置的。不管virtual desctructor
在哪个位置，都会占据两个slot，即有两个virtual desctructor.至于为什么会有两个，具体我也不是太清楚，
后面在讨论。
我第一个有一个有疑问的地方就是关于typeinfo的问题。记得《Inside the c++ object model》中，Lippman
提到的对象模型中，将typeinfo放置在vtable的第一个slot中，而根据上面例子来看，第一个slot就是所声明
的第一个virtual function.那么typeinfo存在何处？
vtable 的首地址是0x8048fc0，而从0x8048fb0开始的内存地址信息如下：
(gdb) x/16a 0x8048fb0
0x8048fb0: 0x75253a63 0xa 0x0 0x8048fdc
0x8048fc0 : 0x8048a12 0x8048a64 0x8048c8e 0x8048cda
0x8048fd0 : 0x8048cf8 0x696f5035 0x746e 0x804a4c8
0x8048fe0 : 0x8048fd4 0x3b031b01 0x98 0x12
可以看出，在vtable之前也有关于Point类的信息，0x8048fbc处的值为0x8048fdc ，而0x8048fdc处的值为：0x804a4c8
输出中我在typeid(point)那一行设了断点，进入函数之后可以看到：
(gdb) s
std::type_info::name (this=0x8048fdc)
at /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.7.1/../../../../include/c++/4.7.1/typeinfo:102
102 { return __name[0] == '*' ? __name + 1 : __name; }
(gdb) n
5Point
point的类型信息为5Point，而type_info::name传入的参数信息就是0x8048fdc.再看用
-fdump-class-hierarchy输出的关于Point的类型信息：
Vtable for Point
Point::_ZTV5Point: 7u entries
0 (int (*)(
))0
4 (int (*)(
))(& _ZTI5Point)
8 (int (*)(
))Point::func_hs
12 (int (*)(
))Point::func_zzy
16 (int (*)(
))Point::~Point
20 (int (*)(
))Point::~Point
24 (int (*)(
))Point::func_zzzy
Class Point
size=16 align=4
base size=16 base align=4
Point (0xb60019a0) 0
vptr=((& Point::_ZTV5Point) + 8u)
这样的结果已经相当清楚。在g++的实现中，真正的typeinfo信息放置在vtable之后，其位置是通过vtable之前的地址内
所包含的信息所指定。在整个关于Point类的这些信息里，起始位置为&Point::_ZTV5Point,其值为0x0,之后是关于类型
信息，然后才是vtable的入口点。即 vptr=((& Point::_ZTV5Point) + 8u)。point类的this指针通过类型转化后所解
引用得到的值即使vptr.至于size=16很好理解，1个vptr+3个float.
另一个诡异的信息就是point to member的输出，单个输出是，3个virtual function分别是0x1 0x5 0x11,而在
printVirtualFunAddress中所输出的信息却很诡异，分别是0x1,nil,0x5,这就是为什么要在main函数中加入测试
函数指针大小的原因，普通函数是4个字节，而成员函数的确是8个字节，不管是不是virtual function.所以在printf
参数入栈的时候，要push两次，将第二次push的结果当作了第二个参数的值，以此后推。所以会有上面的结果。
最后就是那两个desctructor的问题，在上面通过函数指针调用函数的时候要将他们都略过去。如果将virtual去掉，
那么vtable中就没有desctructor。
下面是objdump出来的结果：objdump -d a.out|grep PointD
8048932: e8 51 03 00 00 call 8048c88
8048944: e8 3f 03 00 00 call 8048c88
08048c88 :
8048cc5: 74 0b je 8048cd2
08048cd4 :
8048ce0: e8 a3 ff ff ff call 8048c88
两个函数中，main调用的是，这就是我们上面声明的那个virtual desctrucotr.而且在内存布局中,
的位置比较靠前，其在vtable中的位置也应在之前，而
08048cd4 :
8048cd4: 55 push %ebp
8048cd5: 89 e5 mov %esp,%ebp
8048cd7: 83 ec 18 sub $0x18,%esp
8048cda: 8b 45 08 mov 0x8(%ebp),%eax
8048cdd: 89 04 24 mov %eax,(%esp)
8048ce0: e8 a3 ff ff ff call 8048c88
8048ce5: 8b 45 08 mov 0x8(%ebp),%eax
8048ce8: 89 04 24 mov %eax,(%esp)
8048ceb: e8 80 f9 ff ff call 8048670
8048cf0: c9 leave
的工作好像也要调用，这个应该是编译器生成的，再往深处我也不甚清楚了。