下面先来看c++的源码:

#include <cstdio>
using namespace std; class X {
public:
int get1() {
return ;
}
virtual int get2() {
return ;
}
virtual int get3() {
return ;
}
}; int main() {
X x;
X* xp = &x;
int(X::*gp1)() = &X::get1;
int(X::*gp2)() = &X::get2;
int(X::*gp3)() = &X::get3;
/*********************输出各个成员函数指针的值*****************/
printf("gp1 = %lu\n", gp1);
printf("gp2 = %lu\n", gp2);
printf("gp3 = %lu\n", gp3); /********************用成员函数指针调用虚函数*******************/
(x.*gp1)();
(xp->*gp1)();
(x.*gp2)();
(xp->*gp2)();
(x.*gp3)();
(xp->*gp3)();
}

类X有3个成员函数,其中get1是普通的成员函数,而get2和get3都分别是虚成员函数。在main函数里面分别定义了指向这三个成员函数的指针,并且将他们的值输出来。然后用成员指针对他们进行了调用。下面来看调用后的结果:

可以看到,gp1 gp2 gp3输出的好像都是地址。下面主要来看一下面函数里面,定义三个成员函数指针的汇编码:

; 20   :     int(X::*gp1)() = &X::get1;

    mov    DWORD PTR _gp1$[ebp], OFFSET ?get1@X@@QAEHXZ ; X::get1;取?get1@X@@QAEHXZ所代表的内存地址,即X::get1的地址给gp1

; 21   :     int(X::*gp2)() = &X::get2;

    mov    DWORD PTR _gp2$[ebp], OFFSET ??_9X@@$BA@AE ; X::`vcall'{0}'; 取??_9X@@$BA@AE所代表的内存地址,即X::`vcall'{0}'的地址给gp2

; 22   :     int(X::*gp3)() = &X::get3;

    mov    DWORD PTR _gp3$[ebp], OFFSET ??_9X@@$B3AE ; X::`vcall'{4}';取??_9X@@$B3AE所代表的内存地址,即X::`vcall'{4}'的地址给gp3

通过汇编码可以看到,gp1存储的确实是成员函数get1的地址,而gp2和gp3存储的确不是虚函数get2和get3的地址,而是X::vcall{0}和X::vcall{4}的地址。那么,X::vcall{0}和vcall{4}到底是什么呢?我们继续看汇编代码,接下来是X::vcall{0}的汇编码:

??_9X@@$BA@AE PROC                    ; X::`vcall'{0}', COMDAT
mov eax, DWORD PTR [ecx];寄存是ecx里面保存的是对象x的首地址,
;因此,这里是将对象x首地址处内存内容(即vftable首地址)给寄存器eax
jmp DWORD PTR [eax];跳转到vftable首地址处内存(里面存的是虚函数get2的地址)所存储的地址处执行
;这里就是跳转去执行虚函数get2
??_9X@@$BA@AE ENDP ; X::`vcall'{0}'

通过汇编码,我们可以发现,X::vcall{0}是一段代码,它的作用是跳转到相应的虚函数地址去执行。

下面是X::vcall{4}的汇编码:

??_9X@@$B3AE PROC                    ; X::`vcall'{4}', COMDAT
mov eax, DWORD PTR [ecx];寄存器ecx里面存储的是对象x的首地址
;因此,这里是将对象x首地址处内存内容(即vftable首地址)给寄存器eax
jmp DWORD PTR [eax+];跳转到偏移vftable首地址处4byte处内存(里面存的是虚函数get2的地址)所存储的地址处执行
;这里就是跳转去执行虚函数get3
??_9X@@$B3AE ENDP ; X::`vcall'{4}'

通过汇编码,我们返现,X::vcall{4}和X::vcall{0}的作用一样。

因此,gp2和gp3存储的不是虚函数get2和虚函数get3的地址,而是相应的vcall函数的地址。那么,通过这些成员函数的指针调用函数的时候,有发生了什么?

下面是调用函数的汇编代码:

; 28   :     /********************用成员函数指针调用虚函数*******************/
; 29 : (x.*gp1)(); lea ecx, DWORD PTR _x$[ebp];取对象x的首地址,给寄存器ecx,作为遗憾参数传递给get1
call DWORD PTR _gp1$[ebp];gp1中存有get1的地址,这里直接调用get1函数 ; 30 : (xp->*gp1)(); mov ecx, DWORD PTR _xp$[ebp];指针变量xp保存有对象x的首地址,这里将对象首地址给寄存器ecx 作为隐含参数传递给get1
call DWORD PTR _gp1$[ebp];gp1中存有get1的地址,这里直接调用get1函数
;用指针和对象操作成员变量指针效果一样 ; 31 : (x.*gp2)(); lea ecx, DWORD PTR _x$[ebp];取对象x的首地址,给寄存器ecx,作为隐含参数传递给X::vcall{0}
call DWORD PTR _gp2$[ebp];gp2中存有X::vcall{0}的地址,这里调用X::vcall{0},由vcall{0}查询虚表,执行get2 ; 32 : (xp->*gp2)(); mov ecx, DWORD PTR _xp$[ebp];用指针调用和用对象x调用效果一样
call DWORD PTR _gp2$[ebp] ; 33 : (x.*gp3)(); lea ecx, DWORD PTR _x$[ebp];将对象x首地址给寄存器ecx,作为隐含参数传递给X::vcall{4}
call DWORD PTR _gp3$[ebp];gp3中存有X::vcall{4}的地址,这里调用X::vcall{4},由vcall{4}查询虚表,调用get3 ; 34 : (xp->*gp3)(); mov ecx, DWORD PTR _xp$[ebp];指针调用和对象调用效果一样
call DWORD PTR _gp3$[ebp]

通过汇编码发现,普通成员函数时通过地址直接调用,而虚成员函数时通先调用vcall函数,然后由vcall函数查询虚表调用相应的虚函数

由此可以看出,一个类里面的每一给虚函数都有一个vcall函数与之对应,通过vcall函数来调用相应的虚函数。

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