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Visual C++ 8.0对象布局的奥秘:虚函数、多继承、虚

从MS Visual C++ Team的Andy Rich那里又偷学到一招:VC8的隐含编译项/d1reportSingleClassLayout和/d1reportAllClassLayout 。看个复杂的例子吧(如下),现在假设我们想知道Derived类的对象布局,怎么办? 在Project Properties->C++->Command Line->Additional Options里面加上/d1reportSingleClassLayoutDerived吧!

class CommonBase
{
int co;
};
class Base1: virtual public CommonBase
{
public:
virtual void print1() {}
virtual void print2() {}
private:
int b1;
};
class Base2: virtual public CommonBase
{
public:
virtual void dump1() {}
virtual void dump2() {}
private:
int b2;
};
class Derived: public Base1, public Base2
{
public:
void print2() {}
void dump2() {}
private:
int d;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
return 0;
}

F5编译之,你会惊奇地发现,Output里面有如下字样:

1 class Derived size(32):
2 +---
3 | +--- (base class Base1)
4 0 | | {vfptr}
5 4 | | {vbptr}
6 8 | | b1
7 | +---
8 | +--- (base class Base2)
9 12 | | {vfptr}
10 16 | | {vbptr}
11 20 | | b2
12 | +---
13 24 | d
14 +---
15 +--- (virtual base CommonBase)
16 28 | co
17 +---
18
19 Derived::[email protected]@:
20 0 | &Base1::print1
21 1 | &Derived::print2
22
23 Derived::[email protected]@:
24 0 | &Base2::dump1
25 1 | &Derived::dump2
26
27 Derived::[email protected]@:
28 0 | -4
29 1 | 24 (Derivedd(Base1+4)CommonBase)
30
31 Derived::[email protected]@:
32 0 | -4
33 1 | 12 (Derivedd(Base2+4)CommonBase)
34
35 Derived::print2 this adjustor: 0
36 Derived::dump2 this adjustor: 12

看到了吗? VC8居然输出了Derived对象的完整布局! 我们终于可以不必两眼一抹黑般的去peek/poke了....第1行表明,Derived对象总占用了32字节;其由三部分组成,分别是行3-行7、行 8-行12、行13、行28;其中前二者分别是基类Base1、Base2的布局,最后的行28为虚拟基类Common的布局。

以基类Base1部分为例,可发现其由一个虚函数表指针vftable和虚基表指针vbtable构成,先看Base1部分的vftable所指向的虚表[email protected](行19),不难发现,其中的表项2已经被Derived::print2给override了;再来看Base2部分的 vftable所指向的虚表[email protected](行23),可发现,同样的,Base2::dump2被Derived::dump2给 override了。这不明摆着就是虚函数机制嘛,heh~

值得注意的是,这个例子同时说明,多继承场合下,其实在单一对象中是存在多个this指针的....行35-36给出了如何将Derived的this指针校正为其基类子对象this指针的偏移量,也就是说,根据行36,假设有个Derived d,那么d.dump1()实际上应该理解成通过虚表[email protected]对((Base2*) (((char*)&d)+12))->dump1()的调用....即传递给所有Base2成员函数的this指针应该是 (Base2*)((char*)(&d)+12),这里可能我写得恐怖了点,意思到了就成....这不,普通继承、多继承、对象Slicing 的语义都在这个布局里面了,看仔细了哈~

OK,多继承看完了,继续看虚拟基类是如何布局的。虚基Common在Derived的布局中,位于Derived本身数据成员之后的位置。Base1、 Base2中均保存了一个vbtable指针,其分别指向各自所使用的虚基表[email protected][email protected],为什么要指向一个虚基表? 很简单,因为Base1、Base2有可能会同时继承多个不同的虚拟基类.....这充分体现了C++对象布局的复杂性....在每个虚基表中,保存了所继承的虚拟基类部分相对于子类部分vbtable指针的偏移值,以Base2为例,我们知道Base2的vbtable在Derived中的偏移值为 16(行10),则根据[email protected],虚基Common部分距离Base2 vbtable指针的偏移值为12,则有虚基Common在Derived中的总偏移值为16+12。与普通多继承同理,我们在调用非虚拟的虚基成员函数时,必须将Derived的this指针调整为指向虚基部分的this指针,只有这样才能成功地访问虚基自身的数据成员和虚基的虚拟函数(通过虚基自己的 vftable,为简单起见,上例中我就没弄那么复杂了,大家可以自己玩玩,明白如何举一反三即可)

看完了上述解释,是不是感觉比啃Inside C++ Object Model来得更快更直观啊?


2011-07-01 16:29
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