C++ 对象结构模型与虚函数表的实例解析
无继承类对象的内存结构
先来看看有与没有虚函数的类的对象的内存结构的不同之处：
无虚函数的对象
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CObj
{
public:
CObj(int nData1, int nData2) : m_nData1(nData1), m_nData2(nData2) {}
~CObj() {}
void Func() { printf("CObj::Func()\n"); }
private:
int m_nData1;
int m_nData2;
};
int main()
{
CObj obj(11 ,22);
return 0;
}
来看看 obj 的实际内存分布：
小结：
- 数据成员按声明顺序排列
有虚函数的对象
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CObj
{
public:
CObj(int nData1, int nData2) : m_nData1(nData1), m_nData2(nData2) {}
~CObj() {}
virtual void FuncA() { printf("CObj::FuncA()\n"); }
virtual void FuncB() { printf("CObj::FuncB()\n"); }
private:
int m_nData1;
int m_nData2;
};
int main()
{
CObj obj1(10,20);
CObj obj2(11,22);
return 0;
}
来看看 obj1 和 obj2 的实际内存结构：
小结：
- 虚函数指针在虚表内按声明顺序排列
单继承的类对象的内存结构
子类覆盖父类虚函数之后虚函数表的变化可以通过对比明显的得出，这即是多态的实现机制。
子类无覆盖父类的虚函数
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CBase
{
public:
CBase() { m_nData1 = 10; }
virtual void FuncA() { printf("CBase::FuncA\n"); }
private:
int m_nData1;
};
class CDerive : public CBase
{
public:
CDerive() { m_nData2 = 20; }
virtual void FuncB() { printf("CDerive::FuncB\n"); }
private:
int m_nData2;
};
int main()
{
CDerive *pDerive = new CDerive;
return 0;
}
来看看 pDerive 的实际内存结构：
小结：
- 父类成员在子类成员之前
- 父类虚函数在子类虚函数之前
子类有覆盖父类的虚函数
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CBase
{
public:
CBase() { m_nData1 = 10; }
virtual void FuncA() { printf("CBase::FuncA\n"); }
private:
int m_nData1;
};
class CDerive : public CBase
{
public:
CDerive() { m_nData2 = 20; }
virtual void FuncA() { printf("CDerive::FuncA\n"); } // add this line
virtual void FuncB() { printf("CDerive::FuncB\n"); }
private:
int m_nData2;
};
int main()
{
CDerive *pDerive = new CDerive;
return 0;
}
来看看 pDerive 的实际内存结构：
普通多继承的类对象的内存结构
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CBase1
{
public:
CBase1() { m_nData1 = 10; }
virtual void FuncA() { printf("CBase1::FuncA\n"); }
private:
int m_nData1;
};
class CBase2
{
public:
CBase2() { m_nData2 = 20; }
virtual void FuncB() { printf("CBase2::FuncB\n"); }
private:
int m_nData2;
};
class CDerive : public CBase1, public CBase2
{
public:
CDerive() { m_nData3 = 30; }
virtual void FuncA() { printf("CDerive::FuncA\n"); }
virtual void FuncB() { printf("CDerive::FuncB\n"); }
virtual void FuncC() { printf("CDerive::FuncC\n"); }
private:
int m_nData3;
};
int main()
{
CDerive *pDerive = new CDerive;
CBase1 *pBase1 = pDerive;
CBase2 *pBase2 = pDerive;
return 0;
}
来看看 pDerive、pBase1 和 pBase2 在实际内存中的情况：
小结：
- 多个父类的成员在内存中按继承时声明的顺序排列
- 子类数据成员放在最后一个父类的数据成员之后
- 子类虚函数列表在第一个虚表中
- 第一张虚表中存放了所有的虚函数指针，其它虚表存放了某个父类的（可能是被覆盖后的）虚函数指针
单虚继承的类对象的内存结构
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CBase
{
public:
CBase() { m_nData1 = 10; }
virtual void FuncA() { printf("CBase::FuncA\n"); }
private:
int m_nData1;
};
class CDerive : public virtual CBase
{
public:
CDerive() { m_nData2 = 20; }
virtual void FuncA() { printf("CDerive::FuncA\n"); }
virtual void FuncB() { printf("CDerive::FuncB\n"); }
private:
int m_nData2;
};
int main()
{
CDerive *pDerive = new CDerive;
CBase *pBase = pDerive;
return 0;
}
来看看 pDerive、pBase 在实际内存中的情况：
小结：
- 父类数据成员会放在第二张虚表指针之后
- 第一张虚表里存放了所有的虚函数指针
钻石结构的类对象的内存结构
内存结构：
验证如下：
#include <stdio.h>
class CBase
{
public:
CBase() { m_nData = 1; }
virtual void Func() { printf("CBase::Func\n"); }
private:
int m_nData;
};
class CBase1 : virtual public CBase
{
public:
CBase1() { m_nData1 = 10; }
virtual void FuncA() { printf("CBase1::FuncA\n"); }
private:
int m_nData1;
};
class CBase2 : virtual public CBase
{
public:
CBase2() { m_nData2 = 20; }
virtual void FuncB() { printf("CBase2::FuncB\n"); }
private:
int m_nData2;
};
class CDerive : public CBase1, public CBase2
{
public:
CDerive() { m_nData3 = 30; }
virtual void FuncA() { printf("CDerive::FuncA\n"); }
virtual void FuncB() { printf("CDerive::FuncB\n"); }
virtual void FuncC() { printf("CDerive::FuncC\n"); }
private:
int m_nData3;
};
int main()
{
CDerive *pDerive = new CDerive;
CBase *pBase = pDerive;
CBase1 *pBase1 = pDerive;
CBase2 *pBase2 = pDerive;
return 0;
}
来看看 pDerive、pBase、pBase1 和 pBase2 在实际内存中的情况：
小结：
- 第一张虚表里没有存放根父类的虚函数指针
文档信息
- 本文作者：Liu Jiafan
- 本文链接：https://jiapang777777.github.io//2023/04/21/virtualfunctions/
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