如何進行C++虛函數(shù)分析，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。
虛函數(shù)調用屬于運行時多態(tài)，在類的繼承關系中，通過父類指針來調用不同子類對象的同名方法，而產(chǎn)生不同的效果。
C++ 中的多態(tài)是通過晚綁定（對象構造時）來實現(xiàn)的。
用法
在函數(shù)之前聲明關鍵字virtual 表示這是一個虛函數(shù)，在函數(shù)后增加一個= 0 表示這是一個純虛函數(shù)，純虛函數(shù)的類不能創(chuàng)建具體實例。
該示例作后文分析使用，一個包含純虛函數(shù)的父類，一個重寫了父類方法的子類，一個無繼承的類。
struct Base { Base() : val(7777) {} virtual int fuck(int a) = 0; int val;};struct Der : public Base { Der() = default; int fuck(int a) override { return val + 4396; }};struct A { A() = default; void funny(int a) {}};int main() { Der der; Base *pbase = &der; pbase->fuck(sizeof(Der)); // 調用 Der::fuck(int a); A a; a.funny(sizeof(A)); // A::funny(int a); return 3;}
實現(xiàn)
原來就了解虛函數(shù)是通過虛表的偏移來獲取實際調用函數(shù)地址來實現(xiàn)的，但是在何時確定這個偏移和具體的偏移細節(jié)也沒有說明，今兒個來探探究竟。
拿上面的代碼進行反匯編獲提取部分函數(shù)，main，Base::Base(), Base::fuck(), Der::Der(), Der::fuck, A::funny() 如下：
_ZN4BaseC2Ev:.LFB1: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 movq %rdi, -8(%rbp) // 還是 main 函數(shù)的棧幀 -32(%rpb) 的地址 leaq 16+_ZTV4Base(%rip), %rdx // 關鍵點來了，取虛表偏移 16 的地址也就是 __cxa_pure_virtual，這里是沒有意義的 movq -8(%rbp), %rax movq %rdx, (%rax) // 將 __cxa_pure_virtual 的地址存放在 地址rax 的內存中（這個例子中也就是main 函數(shù)的棧幀 -32(%rpb) 的地方）， movq -8(%rbp), %rax // 然后往后偏移 8 個字節(jié)，也就是跳過虛表指針，對成員變量 val 初始化。 movl $7777, 8(%rax) nop // 注：上面是用這個示例中實際的地址帶入的，實際上對于一個有的類的處理是一個通用邏輯的，構造函數(shù)傳入的第一個參數(shù) rdi 是 this 指針，由于有虛表存在的影響，這里會修改 this 指針所在地址的內容，也就是虛表的偏移地址（非起始地址） popq %rbp .cfi_def_cfa 7, 8 ret .cfi_endproc.LFE1: .size _ZN4BaseC2Ev, .-_ZN4BaseC2Ev .weak _ZN4BaseC1Ev .set _ZN4BaseC1Ev,_ZN4BaseC2Ev .section .text._ZN3Der4fuckEi,"axG",@progbits,_ZN3Der4fuckEi,comdat .align 2 .weak _ZN3Der4fuckEi .type _ZN3Der4fuckEi, @function_ZN3Der4fuckEi:.LFB3: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 movq %rdi, -8(%rbp) movl %esi, -12(%rbp) movq -8(%rbp), %rax movl 8(%rax), %eax // 成員變量 val，val 是從 rdi 中偏移 8 字節(jié)取的值 addl $4396, %eax // val + 4396 popq %rbp .cfi_def_cfa 7, 8 ret .cfi_endproc.LFE3: .size _ZN3Der4fuckEi, .-_ZN3Der4fuckEi .section .text._ZN1A5funnyEi,"axG",@progbits,_ZN1A5funnyEi,comdat .align 2 .weak _ZN1A5funnyEi .type _ZN1A5funnyEi, @function_ZN1A5funnyEi:.LFB4: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 movq %rdi, -8(%rbp) movl %esi, -12(%rbp) nop popq %rbp .cfi_def_cfa 7, 8 ret .cfi_endproc.LFE4: .size _ZN1A5funnyEi, .-_ZN1A5funnyEi .section .text._ZN3DerC2Ev,"axG",@progbits,_ZN3DerC5Ev,comdat .align 2 .weak _ZN3DerC2Ev .type _ZN3DerC2Ev, @function_ZN3DerC2Ev:.LFB7: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 subq $16, %rsp movq %rdi, -8(%rbp) // rdi 是取的 main 棧幀 -32(%rbp) 的地址 movq -8(%rbp), %rax movq %rax, %rdi call _ZN4BaseC2Ev // Base 的構造函數(shù)，并且又把傳進來的參數(shù)作為實參傳進去了，這里跟蹤進去 leaq 16+_ZTV3Der(%rip), %rdx // 取虛表偏移16字節(jié) _ZN3Der4fuckEi 的地址 movq -8(%rbp), %rax movq %rdx, (%rax) // rax 在之前的 Base構造函數(shù)中是被修改了的，這里將繼續(xù)修改內容，前一次的修改失效。 nop leave .cfi_def_cfa 7, 8 ret .cfi_endproc.LFE7: .size _ZN3DerC2Ev, .-_ZN3DerC2Ev .weak _ZN3DerC1Ev .set _ZN3DerC1Ev,_ZN3DerC2Ev .text .globl main .type main, @functionmain:.LFB5: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 subq $48, %rsp leaq -32(%rbp), %rax // 取 -32(%rbp) 的地址，對應 Base *pbase; movq %rax, %rdi call _ZN3DerC1Ev // 調用了構造函數(shù)，并且以-32(%rbp) 的地址作為參數(shù)，這里跟蹤進去 leaq -32(%rbp), %rax // -32(%rbp) 被修改，該內存中的內容為 Der 虛表的偏移地址 movq %rax, -8(%rbp) movq -8(%rbp), %rax movq (%rax), %rax // rax = M[rax]，取出虛表偏移中的地址 movq (%rax), %rdx // rdx = M[rax] , 取出虛表偏移的內容（也就是函數(shù)地址），算上上面這是做了兩次解引用 movq -8(%rbp), %rax movl $16, %esi // sizeof(Der) = 16, 包含一個虛表指針和 int val; movq %rax, %rdi // 虛表偏移中的地址 call *%rdx // 調用函數(shù) leaq -33(%rbp), %rax movl $1, %esi movq %rax, %rdi call _ZN1A5funnyEi // 普通成員函數(shù)，實現(xiàn)簡單 movl $3, %eax leave .cfi_def_cfa 7, 8 ret .cfi_endproc.LFE5: .size main, .-main .weak _ZTV3Der .section .data.rel.ro.local._ZTV3Der,"awG",@progbits,_ZTV3Der,comdat .align 8 .type _ZTV3Der, @object .size _ZTV3Der, 24_ZTV3Der: .quad 0 .quad _ZTI3Der .quad _ZN3Der4fuckEi // Der::fuck(int a); .weak _ZTV4Base .section .data.rel.ro._ZTV4Base,"awG",@progbits,_ZTV4Base,comdat .align 8 .type _ZTV4Base, @object .size _ZTV4Base, 24_ZTV4Base: .quad 0 .quad _ZTI4Base .quad __cxa_pure_virtual // 純虛函數(shù)，無對應符號表 .weak _ZTI3Der .section .data.rel.ro._ZTI3Der,"awG",@progbits,_ZTI3Der,comdat .align 8 .type _ZTI3Der, @object .size _ZTI3Der, 24
現(xiàn)在是一個純虛函數(shù)，類中也沒有虛析構函數(shù)，通過反匯編來看一些這個實現(xiàn)。
_ZTV3Der 和_ZTV4Base 是兩個虛表，大小為 24, 8 字節(jié)對齊,分別對應 Der 子類和 Base 父類。虛表中偏移 16 字節(jié)（偏移大小可能和實現(xiàn)相關）為虛函數(shù)地址，每次構造函數(shù)的被調用的時候，會將該偏移地址存儲到父類指針所在內存中，所以在上代碼中看到，在 Base 和 Der 類的構函數(shù)中都出現(xiàn)了設置偏移地址的操作，但是子類構造函數(shù)會覆蓋父類的修改。這樣一來，實際的函數(shù)運行地址依賴構造函數(shù)，子類對象被構造就調用子類的方法，父類構造就調用父類的方法（非純虛函數(shù)），實現(xiàn)了運行時多態(tài)。
增加一個虛函數(shù)后, 后面的虛函數(shù)地址就添加到虛表之中，如下
virtual void Base::shit() {}void Der::shit() override {}_ZTV3Der: .quad 0 .quad _ZTI3Der .quad _ZN3Der4fuckEi .quad _ZN3Der4shitEv .weak _ZTV4Base .section .data.rel.ro._ZTV4Base,"awG",@progbits,_ZTV4Base,comdat .align 8 .type _ZTV4Base, @object .size _ZTV4Base, 32_ZTV4Base: .quad 0 .quad _ZTI4Base .quad __cxa_pure_virtual .quad _ZN4Base4shitEv .weak _ZTI3Der .section .data.rel.ro._ZTI3Der,"awG",@progbits,_ZTI3Der,comdat .align 8 .type _ZTI3Der, @object .size _ZTI3Der, 24
再調用另外一個虛函數(shù)就簡單很多了，直接地址進行偏移（這里shit在fuck之后，所以+8）
movq -8(%rbp), %rax movq (%rax), %rax addq $8, %rax movq (%rax), %rdx movq -8(%rbp), %rax movq %rax, %rdi call *%rdx
簡單畫了一下虛函數(shù)運行的內存結構圖
關于如何進行C++虛函數(shù)分析問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關知識。
重慶分公司
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