12.IDA-虚函数和虚表

vtable

编译器会为每一个包含虚函数的类（或通过继承得到的子类）生成一个表，其中包含指向类中每一个虚函数的指针，这样的表就叫做虚表（vtable）

__vfptr

每个包含虚函数的类对象都获得__vfptr指针，并且是对象的第一个数据成员

编译器必须要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置

在计算对象的总大小时，也必须考虑到虚表指针。比如new，传递给new的大小值不仅包括类（以及任何超类）中的所有显式声明的字段占用的空间，而且包括虚表指针所需的任何空间
示例代码：

class Base
{
public:
    virtual void vf1() = 0;
    virtual void vf2(){ cout<<"Base::vf2"<<endl; }
    virtual void vf3(){ cout<<"Base::vf3"<<endl; }
    virtual void vf4(){ cout<<"Base::vf4"<<endl; }
private:
    int x,y;
};

class Sub: public Base
{
public:
    virtual void vf1(){cout<<"Sub::vf1"<<endl; }
    virtual void vf3(){cout<<"Sub::vf3"<<endl; }
    virtual void vf5(){cout<<"Sub::vf5"<<endl; }
private:
    int z;
};

void call_vf(Base* b)
{
    b->vf3();
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Base *b = new Sub;
    call_vf(b);

IDA分析如下：

值得注意的是，虚表索引操作非常类似于结构体引用操作。实际上，它们之间并无区别
。因此，我们可以定义一个结构体来表示一个类的虚表的布局，然后利用这个已定义的结构体来提高反汇编代码清单的可读性

这个结构体允许将虚表引用操作重新格式化成以下形式：

注意：

C++虚函数绝不会被直接引用，也绝不应成为调用交叉引用的目标。所有C++虚函数应由至少一个虚表条目引用，并且始终是至少一个偏移量交叉引用的目标。

我们随便找到 vf1函数定义，然后点击它的交叉引用：

从而跳转到虚表，其显示如下：

.rdata:004031B8 const Base::`vftable' dd offset __purecall ; DATA XREF: Base::Base(void)+A↑o
.rdata:004031BC                 dd offset Base::vf2(void)
.rdata:004031C0                 dd offset Base::vf3(void)
.rdata:004031C4                 dd offset Base::vf4(void)
.rdata:004031C8                 dd offset const Sub::`RTTI Complete Object Locator'
.rdata:004031CC const Sub::`vftable' dd offset Sub::vf1(void)
.rdata:004031CC                                         ; DATA XREF: Sub::Sub(void)+12↑o
.rdata:004031D0                 dd offset Base::vf2(void)
.rdata:004031D4                 dd offset Sub::vf3(void)
.rdata:004031D8                 dd offset Base::vf4(void)
.rdata:004031DC                 dd offset Sub::vf5(void)

可以看到，类构造函数Sub:: Sub(void)使用了虚表的地址Sub::Sub(void)+12↑o， 那是因为new sub 调用了sub的隐式构造函数

windbg观察：


注意，Base的虚表第一个是002816e4 Test!purecall，这时因为在Base中，没有针对纯虚函数vf1的实现，所以在Base的虚表中并没有存储vf1的地址，这时，编译器会插入一个错误处理函数的地址，通常，该函数名为purecall,一旦它被调用，程序就会被终止

附
可以观察到：

1.new指针不为空，才会调用构造函数，这是由Visual C++的内部机制来保证的
2.函数的虚表位置一般都可以在构造函数中找到(很明显，this指针指向的地址就是虚表的位置）