C++物件模型

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  本文主要對C++物件模型做一個簡單總結。主要討論以下幾種情況下的C++對象的記憶體布局情況。

1)      單一的一般繼承

2)      單一的虛擬繼承

3)      多重繼承

4)      重複多重繼承

5)      鑽石型的虛擬多重繼承

虛函數

先簡單介紹一下虛函數的機制。虛函數的主要作用是實現了多態的機制。對於多態，簡而言之就是用父類型的指標指向其子類的執行個體，然後通過父類的指標調用實際子類的成員函數。從而讓父類的指標有“多種形態”，這是一種泛型技術。

都知道虛函數是通過一張虛表來實現的，在這個表中主要是一個類的虛函數的地址清單。在有虛函數的類的執行個體中這個表就被分配在這個執行個體的記憶體中，它就像一個地圖，指向實際應該調用的函數。為了保證取到虛函數表的有最高的效能，C++編譯器一般會保證虛函數表的指標存放於對象執行個體中最前面的位置。這意味著我們可以通過對象執行個體的地址來獲得這張虛函數表，從而遍曆其中所有的函數指標，並調用。

下面給出一個實際的例子。

1 class Base {2      public:3             virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }4             virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }5             virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; }6  7 };

我們可以通過Base的執行個體來得到虛函數表，使用如下代碼：

 1 typedef void(*Fun)(void); 2   3 Base b; 4   5 Fun pFun = NULL; 6   7 cout << "虛函數表指標的地址：" << (int*)(&b) << endl; 8 cout << "虛函數表 — 第一個函數地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl; 9  10 // Invoke the first virtual function11 pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));12 pFun();

運行結果如下：

我們強行把&b轉成int *，取得虛函數表指標的地址，然後再次取址就得到第一個虛函數的地址了，即Base::f()。同樣的，我們如果要調用Base::g()和Base::h()，可以使用如下代碼：

1 (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0);  // Base::f()2 (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1);  // Base::g()3 (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2);  // Base::h()

可以協助理解：

注意：上面這個圖中，虛函數表的最後有一個點，這個是虛函數表的結束點。這個值在不同的編譯器下是不同的。在win8.1+vs2013中，這個值是NULL。在Ubuntu 14.04+GCC4.8.2中，如果這個值為1，表示還有下一個虛函數表（多重繼承），如果值是0，則表示是最後一個虛函數表。

 （未完待續）

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