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Visual C++ 8.0對象布局的奧秘:虛函數、多繼承、虛擬繼承

編輯:vc教程

  從M$ Visual C++ Team的Andy Rich那裡又偷學到一招:VC8的隱含編譯項/d1reportSingleClassLayout和/d1reportAllClassLayout 。看個復雜的例子吧(如下),現在假設我們想知道Derived類的對象布局,怎麼辦? 在Project PropertIEs->C++->Command Line->Additional Options裡面加上/d1reportSingleClassLayoutDerived吧!

classCommonBase
{
  intco;
};
classBase1:virtualpublicCommonBase
{
public:
  virtualvoidprint1(){}
  virtualvoidprint2(){}
private:
  intb1;
};
classBase2:virtualpublicCommonBase
{
public:
  virtualvoiddump1(){}
  virtualvoiddump2(){}
private:
  intb2;
};
classDerived:publicBase1,publicBase2
{
public:
  voidprint2(){}
  voiddump2(){}
private:
  intd;
};
int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[])
{
  return0;
}

  F5編譯之,你會驚奇地發現,Output裡面有如下字樣:

1classDerivedsize(32):
2  +---
3  |+---(baseclassBase1)
4 0||{vfptr}
5 4||{vbptr}
6 8||b1
7  |+---
8  |+---(baseclassBase2)
912||{vfptr}
1016||{vbptr}
1120||b2
12  |+---
1324|d
14  +---
15  +---(virtualbaseCommonBase)
1628|co
17  +---
18
19Derived::$vftable@Base1@:
20 0|&Base1::print1
21 1|&Derived::print2
22
23Derived::$vftable@Base2@:
24 0|&Base2::dump1
25 1|&Derived::dump2
26
27Derived::$vbtable@Base1@:
28 0|-4
29 124(Derivedd(Base1+4)CommonBase)
30
31Derived::$vbtable@Base2@:
32 0|-4
33 1|12(Derivedd(Base2+4)CommonBase)
34
35Derived::print2thisadjustor:0
36Derived::dump2thisadjustor:12

  看到了嗎? VC8居然輸出了Derived對象的完整布局! 我們終於可以不必兩眼一抹黑般的去peek/poke了....第1行表明,Derived對象總占用了32字節;其由三部分組成,分別是行3-行7、行 8-行12、行13、行28;其中前二者分別是基類Base1、Base2的布局,最後的行28為虛擬基類Common的布局。

  以基類Base1部分為例,可發現其由一個虛函數表指針vftable和虛基表指針vbtable構成,先看Base1部分的vftable所指向的虛表$vftable@Base1(行19),不難發現,其中的表項2已經被Derived::print2給override了;再來看Base2部分的 vftable所指向的虛表$vftable@Base2(行23),可發現,同樣的,Base2::dump2被Derived::dump2給 override了。這不明擺著就是虛函數機制嘛,heh~

  值得注意的是,這個例子同時說明,多繼承場合下,其實在單一對象中是存在多個this指針的....行35-36給出了如何將Derived的this指針校正為其基類子對象this指針的偏移量,也就是說,根據行36,假設有個Derived d,那麼d.dump1()實際上應該理解成通過虛表$vftable@Base2對((Base2*) (((char*)&d)+12))->dump1()的調用....即傳遞給所有Base2成員函數的this指針應該是 (Base2*)((char*)(&d)+12),這裡可能我寫得恐怖了點,意思到了就成....這不,普通繼承、多繼承、對象Slicing 的語義都在這個布局裡面了,看仔細了哈~

  OK,多繼承看完了,繼續看虛擬基類是如何布局的。虛基Common在Derived的布局中,位於Derived本身數據成員之後的位置。Base1、 Base2中均保存了一個vbtable指針,其分別指向各自所使用的虛基表$vbtable@Base1和$vbtable@Base2,為什麼要指向一個虛基表? 很簡單,因為Base1、Base2有可能會同時繼承多個不同的虛擬基類.....這充分體現了C++對象布局的復雜性....在每個虛基表中,保存了所繼承的虛擬基類部分相對於子類部分vbtable指針的偏移值,以Base2為例,我們知道Base2的vbtable在Derived中的偏移值為 16(行10),則根據$vbtable@Base2,虛基Common部分距離Base2 vbtable指針的偏移值為12,則有虛基Common在Derived中的總偏移值為16+12。與普通多繼承同理,我們在調用非虛擬的虛基成員函數時,必須將Derived的this指針調整為指向虛基部分的this指針,只有這樣才能成功地訪問虛基自身的數據成員和虛基的虛擬函數(通過虛基自己的 vftable,為簡單起見,上例中我就沒弄那麼復雜了,大家可以自己玩玩,明白如何舉一反三即可)

  看完了上述解釋,是不是感覺比啃Inside C++ Object Model來得更快更直觀啊?

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