从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)

下面是c++源码:

class Top {//虚基类
public:
    int i;
    Top(int ii) {
        i = ii;
    }
    virtual int getTop() {
        cout << (long)this << endl;
        return 1;
    }
};

class Left : public virtual Top {
public:
    int j;
    Left(int jj, int ii) : Top(ii) {
        j = jj;
    }
    int getTop() {
        return 2;
    }
    virtual int getLeft() {
        return 1;
    }
};

class Right : public virtual Top {
public:
    int k;
    Right(int kk, int ii) : Top(ii) {
        k = kk;
    }
    int getTop() {
        return 3;
    }
    virtual int getRight() {
        return 1;
    }
};

class Bottom : public Left, public Right {
public:
    int l;
    Bottom(int ll, int jj, int kk, int ii) : Top(ii), Left(jj, ii), Right(kk, ii) {
        l = ll;
    }
    int getTop() {
        cout << (long)this << endl;
        return 4;
    }
    int getLeft() {
        return 2;
    }
    int getRight() {
        return 2;
    }
    virtual int getBottom() {
        return 1;
    }
};

int main() {
    Bottom b(1, 2, 3, 4);
    Bottom* bp = &b;
    //向上转换为Left
    Left* lp = bp;
    int lleft = lp->getLeft();
    int ltop = lp->getTop();
    //向上转换为Right
    Right* rp = bp;
    int rright = rp->getRight();
    int rtop = rp->getTop();
    //向上转换为Top
    Top* tp = bp;
    int ttop =tp->getTop();
    //bp指针自己调用
    int btop = bp->getTop();
    int bleft = bp->getLeft();
    int bright = bp->getRight();
    int bbottom = bp->getBottom();
};

其中,每一个类都有自己独有的一个虚函数,子类都会复写从父类继承而来的虚函数。

下面是main函数中的汇编码:

; 60   : int main() {

    push    ebp
    mov    ebp, esp
    sub    esp, 84                    ; 为程序中的变量预留存储空间,其中对象b占用40byte

; 61   :     Bottom b(1, 2, 3, 4);

    push    1;压入标志,1表示调用虚基类构造函数 0表示不调用虚基类构造函数
    push    4;压栈4,为对象b构造函数传递参数
    push    3;压栈3,为对象b构造函数传递参数
    push    2;压栈2,为对象b构造函数传递参数
    push    1;压栈1,为对象b构造函数传递参数
    lea    ecx, DWORD PTR _b$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx,作为隐含参数传递给b的构造函数
    call    ??0Bottom@@QAE@HHHH@Z            ; 调用对象b的构造函数

; 62   :     Bottom* bp = &b;

    lea    eax, DWORD PTR _b$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器eax
    mov    DWORD PTR _bp$[ebp], eax;将对象b的首地址给指针bp

; 63   :     //向上转换为Left
; 64   :     Left* lp = bp;

    mov    ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR _lp$[ebp], ecx;将对象b的首地址给指针lp(因为父类Left对象首地址和对象b首地址一样)

; 65   :     int lleft = lp->getLeft();

    mov    edx, DWORD PTR _lp$[ebp];将父类Left对象首地址给edx寄存器
    mov    eax, DWORD PTR [edx];获取寄存器edx里面的内容(即vftable,虚表首地址)给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _lp$[ebp];将父类Left对象首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [eax];将虚表首地址处内存内容(即虚函数getLeft的首地址)给寄存器edx
    call    edx;调用getLeft函数
    mov    DWORD PTR _lleft$[ebp], eax;寄存器eax里面含有getLeft函数返回的结果,写入变量lleft里面

; 66   :     int ltop = lp->getTop();

    mov    eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类对象Left的首地址给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移父类对象Left首地址4byte处内存内容(即vbtable的首地址)给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top对象的虚表指针偏移父类Left对象vbtable指针的偏移量),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获父类对象Left的首地址给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移父类对象Left首地址4byte处内存内容(即vbtable的首地址)给寄存器ecx
    mov    eax, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top对象的虚表指针偏移父类Left对象vbtable指针的偏移量),给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类对象Left的首地址给寄存器ecx
    lea    ecx, DWORD PTR [ecx+eax+4];ecx存放父类Left首地址,eax存放虚基类Top到父类Left对象的vbtable指针处的偏移量,两者相加,再加上
                                  ;父类Left对象自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top对象首地址,给寄存器ecx
    mov    eax, DWORD PTR _lp$[ebp];获取父类Left对象的首地址给寄存器eax
    mov    edx, DWORD PTR [eax+edx+4];寄存器eax存放父类Left对象首地址,寄存器edx存放虚基类Top到父类对象vbtable指针处偏移量,两者相加,
                                  ;再加上父类Left对象自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top对象的首地址,然后在取虚基类Top对象首地址
                                  ;处内容(即vftable首地址)给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx];将虚表首地址处内容(即虚函数getTop的首地址)给寄存器eax
    call    eax;调用虚函数getTop
    mov    DWORD PTR _ltop$[ebp], eax;寄存器eax里面含有调用getTop函数的返回值,写入变量ltop

; 67   :     //向上转换为Right
; 68   :     Right* rp = bp;

    cmp    DWORD PTR _bp$[ebp], 0;比较对象b首地址是否为0,即判断bp指针是否为空
    je    SHORT $LN3@main;如果bp指针为空,就会跳转到标号$LN3@main处执行,否则顺序执行 这里顺序执行
    mov    ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx
    add    ecx, 12                    ; 将对象b的首地址加上12,的到父类Right对象首地址,存到寄存器ecx
    mov    DWORD PTR tv133[ebp], ecx;将父类Right的首地址给临时变量tv133
    jmp    SHORT $LN4@main;跳转掉标号$LN4@main处执行
$LN3@main:
    mov    DWORD PTR tv133[ebp], 0;如果指针bp为空指针,临时变量tv133将会赋值0
$LN4@main:
    mov    edx, DWORD PTR tv133[ebp];将临时变量tv133的值给寄存器edx
    mov    DWORD PTR _rp$[ebp], edx;将寄存器edx的内容给rp指针。要是bp指针判断不为空,rp指针保存的就是父类Right对象首地址
                                ;这里完成了bp指针到rp指针的转化
                                ;在转化的过程中之所以要判断bp指针是否为0,是因为rp指针所指向的内存地址,是由bp指向的内存地址
                                ;加上一定的偏移量得来(这里是12byte),如果不进行判断,一旦bp为空指针,rp就会指向错误的内存。编译器必须防止
                                ;这类错误发生

; 69   :     int rright = rp->getRight();

    mov    eax, DWORD PTR _rp$[ebp];将父类Right对象首地址给寄存器eax
    mov    edx, DWORD PTR [eax];将父类Right对象首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址,给寄存器ecx
    mov    eax, DWORD PTR [edx];获取虚表首地址处的内容(即虚函数getRigt首地址)给寄存器eax
    call    eax;调用getRight函数
    mov    DWORD PTR _rright$[ebp], eax;eax里面含有调用getRight函数后的返回结果,这里将结果写给rright变量

; 70   :     int rtop = rp->getTop();

    mov    ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];将父类Right对象的首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移父类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移父类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象的首地址给寄存器edx
    lea    ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx寄存器里面保存的是父类Right对象首地址,ecx里面保存的是虚基类Top的虚表指针到父类Right对象vbtable的偏移量
                                  ;两者相加,再加上父类Right对象自身的vptr指针大小4byte,即的到虚基类Top对象首地址,将该地址保存到寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _rp$[ebp];获取父类Right对象首地址给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx寄存器里面保存的是父类Right对象首地址,eax里面保存的是虚基类Top的虚表指针到父类Right对象vbtable的偏移量
                                  ;两者相加,再加上父类Right对象自身的vptr指针大小4byte,即的到虚基类Top对象首地址,将该地址处内容(即vftable首地址)
                                  ;给寄存器eax
    mov    edx, DWORD PTR [eax];获取vftable首地址处内容,即虚函数getTop的首地址,给寄存器edx
    call    edx;调用虚函数getTop
    mov    DWORD PTR _rtop$[ebp], eax;eax里面含有调用函数返回的结果,保存到变量rtop

; 71   :     //向上转换为Top
; 72   :     Top* tp = bp;

    cmp    DWORD PTR _bp$[ebp], 0;比较bp指针是否为0,即判断bp指针是否为空
    jne    SHORT $LN5@main;如果为空,就顺序执行,否则,就跳转到标号$LN5@main处执行 这里跳转到标号执行
    mov    DWORD PTR tv170[ebp], 0;将0赋给临时变量tv170
    jmp    SHORT $LN6@main;跳转到标号$LN6@main执行
$LN5@main:
    mov    eax, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b首地址给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移对象b首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容,即虚基类Top虚表指针到vbtable指针的偏移量,给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR _bp$[ebp];将对象b的首地址给寄存器eax
    lea    ecx, DWORD PTR [eax+edx+4];eax里面保存对象b的首地址,edx里面保存虚基类Top虚表指针对象b的vbtable指针的偏移量,
                                  ;两者相加,在加上对象b自身的vtpr指针大小(4byte),获得虚基类Top的首地址,存到寄存器ecx
    mov    DWORD PTR tv170[ebp], ecx;将虚基类Top的首地址给临时变量tv170
$LN6@main:
    mov    edx, DWORD PTR tv170[ebp];将tv170里面的内容给寄存器edx
    mov    DWORD PTR _tp$[ebp], edx;将寄存器edx里面的内容给tp指针。如果bp指针不为空,那么tp指针保存的就是虚基类Top的首地址
                                ;到这里,由bp指针转换到top指针结束

; 73   :     int ttop =tp->getTop();

    mov    eax, DWORD PTR _tp$[ebp];获取虚基类首地址给寄存器eax
    mov    edx, DWORD PTR [eax];将虚基类Top首地址处内存内容给寄存器edx,即将vftable首地址给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR _tp$[ebp];将虚基类首地址给寄存器eax
    mov    eax, DWORD PTR [edx];将虚表首地址处内容(即虚函数Top的首地址)给寄存器eax
    call    eax;调用虚函数getTop
    mov    DWORD PTR _ttop$[ebp], eax;eax寄存器里面保存函数调用结果,写入变量ttop
    
    ;75
; 76 : int btop = bp->getTop(); mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器eax mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址ecx mov edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器edx lea ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx里面保存有对象b的首地址,ecx里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx里面保存有对象b的首地址,eax里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量 ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取虚基类首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器eax,即虚函数getTop首地址 call edx;调用虚函数getTop mov DWORD PTR _btop$[ebp], eax;eax保存函数getTop调用的返回结果,存放到btop变量 ; 77 : int bleft = bp->getLeft(); mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址保存到寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取对象b首地址处的内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [edx];获取虚表首地址处内容给寄存器eax,即虚函数getLeft的首地址 call eax;调用虚函数getLeft mov DWORD PTR _bleft$[ebp], eax;eax里面含有调用getLeft函数的返回结果,写入bleft变量 ; 78 : int bright = bp->getRight(); mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器ecx add ecx, 12 ; 将对象b的首地址加上12,即得到父类Right对象首地址,保存到寄存器ecx mov edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx mov eax, DWORD PTR [edx+12];edx寄存器保存对象b首地址,加上12得到父类Right对象首地址,然后将父类Right对象首地址 ;处内容(即vftable首地址)给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取虚表vftable首地址处内容(即虚函数getRight首地址),给寄存器edx call edx;调用虚函数getRight mov DWORD PTR _bright$[ebp], eax;eax里面保存调用函数getRight的结果,写入变量bright ; 79 : int bbottom = bp->getBottom(); mov eax, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax mov edx, DWORD PTR [eax];获取对象首地址内容(即vftable首地址)给寄存器edx mov ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器ecx mov eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移虚表vftable首地址4字节处内存内容(即虚函数getBottom的首地址),给寄存器eax call eax;调用虚函数getBottom mov DWORD PTR _bbottom$[ebp], eax;eax里面保存调用函数getBottom后的结果,写入变量bbottom ; 80 : ; 81 : ; 82 : }; xor eax, eax mov esp, ebp pop ebp ret 0 _main ENDP

下面是Bottom构造函数的汇编码:

??0Bottom@@QAE@HHHH@Z PROC                ; Bottom::Bottom, COMDAT
; _this$ = ecx

; 44   :     Bottom(int ll, int jj, int kk, int ii) : Top(ii), Left(jj, ii), Right(kk, ii) {

    push    ebp
    mov    ebp, esp
    push    ecx;压栈ecx的目的是为了保存对象b的首地址预留空间
    mov    DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx寄存器里面保存着对象b的首地址,存到刚才预留的空间
    cmp    DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所代表的内存存放着调用Bottom构造函数之前压入的标志,这里将标志与0进行比较
    je    SHORT $LN1@Bottom;比较结果为0,即标志为0,就跳转到标号$LN1@Bottom处执行,避免重复调用虚基类构造函数 否则顺序执行 这里顺序执行
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];将对象b的首地址给寄存器eax
    mov    DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Bottom@@7BLeft@@@;将??_8Bottom@@7BLeft@@@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入偏移对象
                                                       ;首地址4byte处内存,即赋值vbtable指针
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];将对象首地址给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR [ecx+16], OFFSET ??_8Bottom@@7BRight@@@;将??_8Bottom@@7BRight@@@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入偏移对象
                                                         ;首地址16byte处内存,即赋值vbtable指针
    mov    edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给寄存器edx
    push    edx;压栈edx,给虚基类构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];将对象b的首地址给寄存器ecx
    add    ecx, 32                    ; 对象b的首地址加上32byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx,作为隐含参数传递给虚基类构造函数
    call    ??0Top@@QAE@H@Z                ; 调用虚基类构造函数
$LN1@Bottom:
    push    0;压入标志0,用来判断调用Left构造函数时,是否调用虚基类的构造函数
    mov    eax, DWORD PTR _ii$[ebp];将参数ii的值给寄存器eax
    push    eax;压栈eax,为Left构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _jj$[ebp];获取参数jj的值给寄存器ecx
    push    ecx;压栈ecx,为Left构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址(也是父类Left对象的首地址),给寄存器ecx,作为隐含参数传递给Left构造函数
    call    ??0Left@@QAE@HH@Z            ; 调用Left构造函数
    push    0;压入标志0 用来判断调用Right构造函数时,是否调用虚基类Top的构造函数
    mov    edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii,给寄存器edx
    push    edx;压栈edx,为Right构造函数传递参数
    mov    eax, DWORD PTR _kk$[ebp];获取参数kk,给寄存器eax
    push    eax;压栈eax,为Right构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx
    add    ecx, 12                    ; 给对象b的首地址加上12,得到父类Right对象首地址,作为隐含参数传递给Right构造函数
    call    ??0Right@@QAE@HH@Z            ; 调用Right构造函数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR [ecx], OFFSET ??_7Bottom@@6BLeft@@@;将??_7Bottom@@6BLeft@@@所代表的内存首地址(vftable首地址)写入对象b的首地址处
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址
    mov    DWORD PTR [edx+12], OFFSET ??_7Bottom@@6BRight@@@;将??_7Bottom@@6BRight@@@所代表的内存首地址(vftable首地址)写入偏移对象b首地址12byte处
                                                         ;即写到了父类Right对象的首地址处
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移对象b首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top的虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器eax
    mov    DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Bottom@@6BTop@@@;eax存放对象b的首地址,edx存放虚基类Top的虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量
                                                          ;两者相加,再加上对象b自身首地址处的vptr指针大小,得到虚基类Top的首地址
                                                          ;将??_7Bottom@@6BTop@@@所代表的内存地址(vftable首地址)写入到虚基类首地址处
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内容,即获取虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,给寄存器eax
    sub    eax, 28                    ; 将上述获取的偏移量减28
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内容,即获取虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [edx+ecx], eax;edx保存对象那个b的首地址,ecx保存的是虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量,两者相加,得?
                                ;vtordisp的内存地址(关于vtordisp看文章下面提供的连接),将eax的值写入该内存
                                ;通过下面的内存布局图,可以看到eax的值为0

; 45   :         l = ll;

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _ll$[ebp];获取参数ll,给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR [eax+24], ecx;将参数ll的值写入偏移对象b首地址24byte处的内存,即为成员变量l赋值

; 46   :     }

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp]
    mov    esp, ebp
    pop    ebp
    ret    20                    ; 00000014H
??0Bottom@@QAE@HHHH@Z ENDP                ; Bottom::Bottom


下面是Left构造函数的汇编码:

??0Left@@QAE@HH@Z PROC                    ; Left::Left, COMDAT
; _this$ = ecx

; 16   :     Left(int jj, int ii) : Top(ii) {

    push    ebp
    mov    ebp, esp
    push    ecx;压栈ecx的目的,是为保留类Left的对象首地址预留空间
    mov    DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx寄存器保留类Left对象首地址,存放到刚才预留的空间
    cmp    DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所带表的内存存放着调用Left构造函数之前传入的标志
                                       ;这里将标志与0比较
    je    SHORT $LN1@Left;如果标志为0,则跳到标号$LN1@Left处执行,不会调用虚基类的构造函数,否则,顺序执行,这里跳到标号处执行
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax
    mov    DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Left@@7B@;将??_8Left@@7B@所代表的的内存地址(即vbtable的首地址),写入到偏移类Left对象首地址4byte处
    mov    ecx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给ecx寄存器
    push    ecx;压栈ecx,为调用虚基类构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left的首地址,给寄存器ecx
    add    ecx, 16                    ; 将类Left的首地址加上16byte,得到虚基类的首地址,作为隐含参数传递给虚基类的构造函数
    call    ??0Top@@QAE@H@Z                ; 调用虚基类的构造函数
$LN1@Left:
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [edx], OFFSET ??_7Left@@6B0@@;将??_7Left@@6B0@@所代表的内存地址(即vftable首地址)写入类Left对象首地址处
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移类Left对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址)给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存的内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给edx
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给eax寄存器
    mov    DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Left@@6BTop@@@;eax寄存器里面存放有类Left对象的首地址,edx存放着虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量
                                                        ;两者相加,在加上类Left对象自身的vptr大小4byte,得到虚基类Top的首地址
                                                        ;将??_7Left@@6BTop@@@所带表的内存地址(即vftable首地址)写入到虚基类的首地址处
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Left对象的首地址4byte处的内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax
    sub    eax, 12                    ; eax的值减12,通过调试汇编,或者下面的内存布局可以算出,其值为0
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Left对象的首地址4byte处的内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [edx+ecx], eax;edx寄存器保存这类Left对象的首地址,ecx寄存器保存着虚基类Top虚表指针偏移vbtable指针的偏移量,
                                ;二者相加,得到vtordisp所在内存(关于vtordisp,参看文章下面提供的链接)
                                ;将eax的值写入该内存

; 17   :         j = jj;

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Left对象的首地址,给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _jj$[ebp];将参数jj的值给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR [eax+8], ecx;将参数jj的值写入偏移类Left对象首地址8byte处内存,即给成员变量j赋值

; 18   :     }

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp]
    mov    esp, ebp
    pop    ebp
    ret    12                    ; 0000000cH
??0Left@@QAE@HH@Z ENDP                    

下面是Right构造函数的汇编码:

??0Right@@QAE@HH@Z PROC                    ; Right::Right, COMDAT
; _this$ = ecx

; 30   :     Right(int kk, int ii) : Top(ii) {

    push    ebp
    mov    ebp, esp
    push    ecx;压栈ecx的目的,是为了保存类Right对象的首地址预留空间
    mov    DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx保存着类Right对象的首地址,存到刚才分配的空间里面
    cmp    DWORD PTR _$initVBases$[ebp], 0;_$initVBases所带表的内存存放着调用Right构造函数之前传入的标志,这里将标志与0比较
    je    SHORT $LN1@Right;如果标志等于0,跳转到标号$LN1@Right执行,不调用虚基类的构造函数,否则,顺序执行。这里跳转到标号执行
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器eax
    mov    DWORD PTR [eax+4], OFFSET ??_8Right@@7B@;将??_8Right@@7B@所代表的内存地址(即vbtable首地址)写入到偏移类Right对象首地址4byte处内存
    mov    ecx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii,给寄存器ecx
    push    ecx;压栈ecx,为调用虚基类构造函数传递参数
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx
    add    ecx, 16                    ; 将类Right对象的首地址加16,得到虚基类的首地址,存到寄存器ecx,作为隐含参数传递给虚基类构造函数
    call    ??0Top@@QAE@H@Z                ; 调用虚基类的构造函数
$LN1@Right:
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [edx], OFFSET ??_7Right@@6B0@@;将??_7Right@@6B0@@所代表的内存地址(即vftable的首地址)写入到类Right对象的首地址处
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR [eax+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给eax寄存器
    mov    DWORD PTR [eax+edx+4], OFFSET ??_7Right@@6BTop@@@;eax寄存器保存类Right对象首地址,edx寄存器保存虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量
                                                         ;二者相加,再加上类Right对象自身的vptr大小(4byte),得到虚基类的首地址
                                                         ;将??_7Right@@6BTop@@@所带表的内存地址(即vftable首地址)写入到虚基类对象的首地址处
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器eax
    sub    eax, 12                    ; eax的值减12,通过汇编调试或者内存布局可以发现,其值为0
    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移类Right对象首地址4byte处内存内容(即vbtable首地址),给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量),给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [edx+ecx], eax;寄存器edx里面保存着类Right的首地址,ecx寄存器保存着虚基类虚表指针偏移vbtable指针的偏移量
                                 ;两者相加,得到vtordisp的内存地址(关于vtrodisp参看文章后面的额链接)

; 31   :         k = kk;

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取类Right对象的首地址,给寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _kk$[ebp];获取参数kk的值,给寄存器ecx
    mov    DWORD PTR [eax+8], ecx;将参数的值写入到偏移类Right对象首地址8byte处,即为成员变量k赋值

; 32   :     }

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp]
    mov    esp, ebp
    pop    ebp
    ret    12                    ; 0000000cH
??0Right@@QAE@HH@Z ENDP                    ; Right::Right

下面是Top构造函数的汇编码:

??0Top@@QAE@H@Z PROC                    ; Top::Top, COMDAT
; _this$ = ecx

; 5    :     Top(int ii) {

    push    ebp
    mov    ebp, esp
    push    ecx;压栈的目的是为了保存虚基类对象的首地址预留空间
    mov    DWORD PTR _this$[ebp], ecx;ecx里面存放虚基类对象的首地址,存放到刚才分配的空间
    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp];获取虚基类对象的首地址,给寄存器eax
    mov    DWORD PTR [eax], OFFSET ??_7Top@@6B@;将??_7Top@@6B@所代表的的内存地址,即vftale首地址,写入虚基类对象首地址处

; 6    :         i = ii;

    mov    ecx, DWORD PTR _this$[ebp];获取虚基类对象首地址的值,给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _ii$[ebp];获取参数ii的值,给寄存器edx
    mov    DWORD PTR [ecx+4], edx;将参数ii的值写入偏移虚基类对象首地址4byte处,即给成员变量i赋值

; 7    :     }

    mov    eax, DWORD PTR _this$[ebp]
    mov    esp, ebp
    pop    ebp
    ret    4
??0Top@@QAE@H@Z ENDP                    ; Top::Top

下面是类的继承关系图:
从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第1张图片

下面是4个类的内存布局:

从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第2张图片

从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第3张图片

从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第4张图片

从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第5张图片

关于Left Right 和Bottom中的vtordisp,请参看链接《关于vtrodisp知多少》

上面的内存布局也看以通过cmd命令行来查看,查看方法请参考链接《c++中如何查看一个类的内存布局》。有了它,对于其他类型的虚继承以及任何类的内存布局,都可以自行分析。例如:查看Bottom的内存布局,结果如下:

从汇编看c++中的虚拟继承及内存布局(二)_第6张图片

 

从Bottom的内存布局我们可以发现,其对象含有2个vbtable指针,3个vptr指针。其中第一个vptr指针为类Bottom对象和父类Left子对象共享,其vftable存储的是类Bottom和类Left的虚函数地址(不包括继承自虚基类);而第二个vptr指针指向的vftable存储的是类Right的虚函数地址(不包括继承自虚函数)。第三个vptr指向的vtable存储的是虚基类自己的虚函数。有了这些指针,就可以合理的运用多态,调用虚函数。

从main函数的汇编码中,我们还可以发现,当调用虚函数,作为隐含参数传递的this指针(由ecx传递)并不都是实际的对象首地址,而传递的是当前被调用虚函数原来所在类的首地址。比如main函数里面的这一段汇编码:

; 76   :     int btop = bp->getTop();

    mov    ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址给寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器eax
    mov    ecx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址ecx
    mov    edx, DWORD PTR [ecx+4];获取偏移对象首地址4字节处的内存内容(即vbtable首地址)给寄存器edx
    mov    ecx, DWORD PTR [edx+4];获取偏移vbtable首地址4byte处内存内容(即虚基类Top虚表指针偏移对象b的vbtable指针的偏移量),写入寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b首地址给寄存器edx
    lea    ecx, DWORD PTR [edx+ecx+4];edx里面保存有对象b的首地址,ecx里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量
                                  ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器ecx
    mov    edx, DWORD PTR _bp$[ebp];获取对象b的首地址,给寄存器edx
    mov    eax, DWORD PTR [edx+eax+4];edx里面保存有对象b的首地址,eax里面保存虚基类Top虚表指针到对象b的vbtable指针的偏移量
                                  ;二者相加,再加上对象b自身的vptr指针大小4byte,得到虚基类Top首地址,存放到寄存器eax
    mov    edx, DWORD PTR [eax];获取虚基类首地址处内容(即vftable首地址)给寄存器eax,即虚函数getTop首地址
    call    edx;调用虚函数getTop
    mov    DWORD PTR _btop$[ebp], eax;eax保存函数getTop调用的返回结果,存放到btop变量

bp调用虚函数,而传递的隐含参数(this指针,由ecx寄存器传递,也就是上面助记符为lea所在代码)是虚基类Top对象的首地址。所以,当在getTop函数里面需要操作this指针时,都会有一个this指针的转换操作,使this指针指向调用当前虚函数的实际对象首地址。这个转换的值就是上面用cmd查看Bottom内存布局时最后4行显示的结果,它们存储在相应的虚表里,从上面的查看结果也可以看到。

 

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