先看代码：

#include 
     
      using namespace std;class Base {public:    virtual void f() {cout<<"base::f"<
     

 

    都知道C++中的多态是用虚函数实现的： 子类覆盖父类的虚函数， 然后声明一个指向子类对象的父类指针， 如Base *b = new Derive();

当调用b->f()时， 调用的是子类的Derive::f()。 

这种机制内部由虚函数表实现，下面对虚函数表结构进行分析，并且用GDB验证。

 

1. 基础知识：

(1) 32位os 指针长度为4字节， 64位os 指针长度为8字节， 下面的分析环境为64位 linux & g++ 4.8.4.

(2) new一个对象时， 只为类中成员变量分配空间， 对象之间共享成员函数。

2. _vptr

    运行下上面的代码发现sizeof(Base) = 8, 说明编译器在类中自动添加了一个8字节的成员变量， 这个变量就是_vptr, 指向虚函数表的指针。

_vptr有些文章里说gcc是把它放在对象内存的末尾，VC是放在开始， 我编译是用的g++，验证了下是放在开始的：

验证代码：取对象a的地址与a第一个成员变量n的地址比较，如果不等，说明对象地址开始放的是_vptr. 也可以用gdb直接print a 会发现_vptr在开始

class A{public:      int n;      virtual void Foo(void){}};int main(){     A a;     char *p1 = reinterpret_cast
     
      (&a);     char *p2 = reinterpret_cast
      
       (&a.n);     if(p1 == p2)     {        cout<<"vPtr is in the end of class instance!"<
      
     

(3) 虚函数表

    包含虚函数的类才会有虚函数表， 同属于一个类的对象共享虚函数表， 但是有各自的_vptr.

    虚函数表实质是一个指针数组，里面存的是虚函数的函数指针。

Base中虚函数表结构：

Derive中虚函数表结构：

 

(4)验证

运行上面代码结果：

    size of Base: 8

    base::f

    derive::g

    base::h

说明Derive的虚函数表结构跟上面分析的是一致的：

    d对象的首地址就是vptr指针的地址-pvptr，

    取pvptr的值就是vptr-虚函数表的地址

    取vptr中[0][1][2]的值就是这三个函数的地址

    通过函数地址就直接可以运行三个虚函数了。

    函数表中Base::g()函数指针被Derive中的Derive::g()函数指针覆盖， 所以执行的时候是调用的Derive::g()

 

(5)多继承

 

 

附 GDB调试：(1) #生成带有调试信息的可执行文件g++ test.cpp -g -o test    (2) #载入testgdb test(3) #列出Base类代码(gdb) list Base1       #include 
     
      23       using namespace std;45       class Base {6       public:7           virtual void f() {cout<<"base::f"<
      
        and ends at 0x400ad4 
       
        .(gdb) info line 8Line 8 of "test.cpp" starts at address 0x400af2 
        
          and ends at 0x400afe 
         
          .(gdb) info line 9Line 9 of "test.cpp" starts at address 0x400b1c 
          
            and ends at 0x400b28 
           
            .（5）#列出Derive代码(gdb) list Derive 7 virtual void f() {cout<<"base::f"<
            
              and ends at 0x400b52 
             
              .（7）#start执行程序，n单步执行(gdb) startTemporary breakpoint 1, main () at test.cpp:1919 cout<<"size of Base: "<
              
               <
               
                }(gdb) p vptr$6 = (long *) 0x400c90 
                
                 （9） #查看函数表值，与之前查看函数地址一致(gdb) p (long*)vptr[0]$9 = (long *) 0x400ac8 
                 
                  (gdb) p (long*)vptr[1]$10 = (long *) 0x400b46 
                  
                   (gdb) p (long*)vptr[2]$11 = (long *) 0x400b1c 
                   
                  
                 
                
               
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     

 

另vptr. vtable内存位置， refer  http://www.tuicool.com/articles/iUB3Ebi