C++对象布局及多态实现之带虚函数的类


如果类中存在虚函数时，情况会怎样呢？我们知道当一个类中有虚函数时，编译器会为该类产生一个虚函数表，并在它的每一个对象中插入一个指向该虚函数表的指针，通常这个指针是插在对象的起始位置。所谓的虚函数表实际就是一个指针数组，其中的指针指向真正的函数起始地址。我们来验证一下，定义一个无成员变量的类C040，内含一个虚函数。

struct C040
{
　virtual void foo() {}
};
　　运行如下代码打印它的大小及对象中的内容。

PRINT_SIZE_DETAIL(C040)
　　结果为：

The size of C040 is 4
The detail of C040 is 40 b4 45 00
　　果然它的大小为4字节，即含有一个指针，指针指向的地址为0x0045b440。 

　　同样再定义一个空类C050，派生自类C040。

struct C050 : C040
{};
　　由于虚函数会被继承，且维持为虚函数。那么类C050的对象中同样应该含有一个指向C050的虚函数表的指针。

　　运行如下代码打印它的大小及对象中的内容。

PRINT_SIZE_DETAIL(C050)
　　结果为：

The size of C050 is 4
The detail of C050 is 44 b4 45 00
　　果然它的大小也为4字节，即含有一个指向虚函数表(后称虚表)的指针(后称虚表指针)。

　　虚表是类级别的，类的所有对象共享同一个虚表。我们可以生成类C040的两个对象，然后通过观察对象的地址、虚表指针地址、虚表地址、及虚表中的条目的值(即所指向的函数地址)来进行验证。

　　运行如下代码：

C040 obj1, obj2;
PRINT_VTABLE_ITEM(obj1, 0, 0)
PRINT_VTABLE_ITEM(obj2, 0, 0)
　　结果如下：

obj1 : objadr:0012FDC4 vpadr:0012FDC4 vtadr:0045B440 vtival(0):0041D834
obj2 : objadr:0012FDB8 vpadr:0012FDB8 vtadr:0045B440 vtival(0):0041D834
　　(注：第一列为对象名，第二列(objadr)为对象的内存地址，第三列(vpadr)为虚表指针地址，第四列(vtadr)为虚表的地址，第五列(vtival(n))为虚表中的条目的值，n为条目的索引，从0开始。后同)

　　果然对象地址不同，虚表指针(vpadr)位于对象的起始位置，所以它的地址和对象相同。两个对象的虚表指针指向的是同一个虚表，因此(vtadr)的值相同，虚表中的第一条目(vtival(0))的值当然也一样。