C++ 虚函数内存分配

时间 2020-01-25

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原文原文链接

本文重点参考了《C++ 虚函数表解析》一文（连接：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051/），陈皓前辈此文讲解清晰，以前阅读受益不浅，只是代码中存在一些问题。例如涉及到本文重点虚函数表的地方，写到ios

Base b;
cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl;

可是，实际上(int*)(&b)并不是虚函数表地址，而是对象b的地址，*(int*)(&b)才是虚函数表的地址。此外，后文中一些指针操做也有异常之处（也有多是编译环境不一样？）。为此，我从新进行编码实验，并记录此文。ide

1、实验环境函数

本机操做系统Linux wm-ThinkPad-X240s 3.13.0-44-generic #73-Ubuntu SMP Tue Dec 16 00:22:43UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux。注意是64位机器，意味着指针长度为8字节;若是是32位机器，则指针长度为4字节。编码

咱们根据包含虚函数的类是否涉及继承、如何继承，分单个类无继承、通常继承、多重继承三种状况，讨论虚函数的内存分配。
spa

2、单个类无继承
操作系统

咱们编写下列代码，其中类Base包含三个虚函数。.net

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Base {
public:
    virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }
    virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }
    virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }
};
 
typedef void (*Fun) ();
 
int main() {
    Base b;
    Fun pFun = NULL;
 
    cout << "sizeof(b): " << sizeof(b) << endl;
 
    cout << "对象的地址: " << (&b) << endl;
    cout << "虚函数表的地址: " << *(int*)(&b) << endl;
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b)));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b) + 8));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&b) + 16));
    pFun();
 
    return 0;
}

运行结果为3d

根据运行结果可知，对象b的内存规模为8字节，这8字节为存储虚函数表指针所占用（64位机器，指针8字节）。指针

这里顺便说一些C++类中与虚函数无直接关系的内存分配知识，若是没有虚函数，则类和对象的所占内存为类中数据成员的内存量（须要考虑对齐），类中函数成员不占内存量。那么若是一个类没有数据成员和虚函数，对其求sizeof，结果应当是多少呢？结果原本应当是0，可是一个实例它必须在内存中占有必定的空间，所以实际结果为1。《剑指offer》中就有相似的题目，有兴趣的朋友能够自行实验。xml

根据代码及其运行结果，咱们能够推断出其内存分配以下图所示。

3、通常继承

咱们编写下列代码，其中Base为基类， Derive继承Base类。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
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:
    void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
    virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
    virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};
 
typedef void (*Fun) ();
 
int main() {
    Derive d;
    Fun pFun = NULL;
 
    cout << "sizeof(d): " << sizeof(d) << endl;
    cout << "对象的地址: " << (&d) << endl;
    cout << "虚函数表的地址: " << *(int*)(&d) << endl;
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d)));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 8));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 16));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 24));
    pFun();
 
    pFun = (Fun)(*(int*)(*(int*)(&d) + 32));
    pFun();
 
    return 0;
}

运行结果为

根据代码及其运行结果，咱们能够推断出其内存分配以下图所示。

4、多重继承

咱们编写下列代码，类Derive继承类Base1、Base2、Base3。

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
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:
    void f() { cout << "Derive::f" << endl; }
    virtual void g1() { cout << "Derive::g1" << endl; }
    virtual void h1() { cout << "Derive::h1" << endl; }
};
 
typedef void(*Fun)(void);
 
int main() {
    Derive d;
    Fun pFun = NULL;
    int** pVtab = (int**)&d;
 
    cout << "sizeof(b): " << sizeof(d) << endl;
 
    pFun = (Fun)pVtab[0][0];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[0][2];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[0][4];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[0][6];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[0][8];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[1][0];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[1][2];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[1][4];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[2][0];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[2][2];
    pFun();
 
    pFun = (Fun)pVtab[2][4];
    pFun();
 
    return 0;
}

运行结果

根据代码及其运行结果，咱们能够推断出其内存分配以下图所示。