C++中通过指针调用虚函数

C++中通过指针调用虚函数

再来回顾一下，C++是通过虚函数表来实现运行时多态的。通常所有声明为virtual的虚函数地址都被存放于该表中。编译器会为每个存在虚函数的类对象插入一个vtpr(virtul function pointer)，该vptr指向存放了虚函数地址的虚函数表vtbl，这样对象在调用虚函数的时候，第一步会先根据vptr找到vbtl，然后根据该虚函数在vbtl中的索引来进行调用，这样就实现了运行时多态功能。一般来说，虚函数表指针也位于对象内存的起始位置。

我们先来写一个继承体系：

#include 
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::f()" << endl;
    }
};

class Derive : public Base
{
public:
    virtual void g()
    {
        cout << "Derive::g()" << endl;
    }
};

在 mian 函数中添加如下代码：

cout<< sizeof(Base) << endl;  //4字节，说明虚函数表的指针在这里的x86平台是4字节的(vptr),g++编译器是8字节
cout<<sizeof(Derive)<<endl;   //4字节，和Base类一个道理
Derive* d = new Derive();     //派生类指针其实用基类指针指向派生类也一样Base*d = new Derive();
long* pvptr = (long*)d;       //指向对象d的指针转成long*型。大家注意目前d对象里只有虚函数表指针
long* vptr = (long*)(*pvptr); //(*pvptr)表示pvptr指向的对象,也就是Derive对象本身这个对象4字节,
                              // 这个4字节是虚函数表地址。例如* pvptr 可能等于15440724(0x00eb9b54),
                              //这个其实就是虚函数表地址。把一个虚函数表地址用(long *)一转,则本行的意思
                              //就是让 vptr 代表Derive对象虚函数表指针，用于指向类Derive的虚函数表

vptr[0]、vptr[1]、vptr [2] 这前三项指向的应该是三个虚函数首地址。
既然拿到了vptr[0]、vptr [1]、vptr[2]这三个虚函数的首地址，那么就尝试调用一下这三个虚函数。在本范例中这些虚函数的调用格式都比较统一，因为它们没有形参也没有返回值，这就给写测试代码带来了便利（不用传递多余的东西进去就能达到调用的效果）。现在就开始写代码来调用这三个虚函数看看效果。在 main 主函数中，继续增加如下代码：

typedef void(*Eun)(void);  //typedef 后面是定义一个函数指针,加上typedef 就代表 Func是一个函数指针类型,
                           //也就是它能当类型用。Func当类型用后就可以像下面这样
Func f = (Func)vptr[0];  //fgh就是函数指针变量,vptr[0]指向第一个虚函数{project4.exe!Base::f(void)}
Func g=(Func)vptr[1]; //vptr[1]指向第二个虚函数{project4.exe!Derive::g(void)}
Func h=(Func)vptr[2]; //vptr[2]指向第三个虚函数{project4.exe!Base::h(void)}

f();    //Base::f
g();    //Derive::g子类覆盖父类的虚函数
h();    //Base::h

执行起来，看一看新增的代码段显示的结果：

Base::f()
Derive::g()
Base::h()

通过上面演示可以注意到，调用f 、h 调用的是基类的虚函数 Base::f 和 Base::h，而调用g调用的是子类的虚函数Derive::g。因为子类能够覆盖父类的虚函数，所以上述结果是正确的。
上面演示了生成一个子类对象，并通过该对象寻找到子类 Derive 的虚函数表根据这个虚函数表调用对应的虚函数。

该文章会更新，欢迎大家批评指正。

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