C 之虛函式和多重繼承

原文出處：原文的作者是aaron ballman，voting member of the c++ standards committee.

class a 
virtual void foo() }; 
class b 
virtual void bar() }; 
class c : public a, public b 
void foo() 
};

在這段**中有3個類，類a擁有乙個int型成員變數和乙個虛函式foo()，類b擁有乙個double型成員變數和乙個虛函式bar()，類c繼承於a和b，擁有乙個指向字元（或字串）的指標，且重新定義了從a中繼承得到的foo()。a、b、c的物件的記憶體布局如下：

可以看到c物件將包含a類子物件和b類子物件，其中a類子物件和b類子物件被分別插入了乙個指向虛函式表的指標。假設現在我們有乙個c類物件 c c; ，那麼c中的內容可以用下圖表示：

c的首位址是0x00045032，在該位址上有乙個void*型的指標，該指標指向虛函式表，即它的內容就是虛函式表的位址，0x0004503a處也是乙個指標，該指標也指向乙個虛函式表（次虛函式表），即該指標的內容是次函式表的位址（可以看到主虛函式表和次虛函式表並不在一起，有的編譯器會把它們放在一起），下面我們可以看看這兩張虛函式表的內容：

主虛函式表中記錄了c::foo的位址，次虛函式表中記錄了b::bar的位址，同時這裡可以看到，常量字串也放在不遠的位置，s指向了這個位置。趁熱打鐵，我們可以看看實際呼叫背後的彙編**！

c->foo();// #1

c->bar();// #2

在x86系統上，呼叫c++函式一般遵循以下三個規則：

1）把this指標的值存在ecx暫存器中；

2）如果有返回值的話，把返回值存在eax暫存器；

3）函式引數從右向左依次壓入棧中；

這樣，#1大概可以轉換成如下的彙編指令：

mov eax, 1    ; load the function pointer
mov ecx, c ; load the this pointer
call eax ; call the function

因為foo()就在主虛函式表中，所以組合語言相對簡單，#2的彙編指令就要複雜一些了，裡面涉及了給this指標調整offset，稱為

thunk：

mov edx, c        ; get the instance pointer
add edx, 8 ; advance by 8 bytes
mov eax, [edx] ; load the function pointer
mov ecx, edx ; load the this pointer
call eax ; call the function

前兩條指令就是調整this指標，第4條指令將調整後的this指標放入ecx中。以下是幾點結論：

1）類中如果有虛函式，則會有相應的虛函式表，虛函式表中的資訊在編譯時就會確定；

2）乙個類可能有多個虛函式表（虛函式表指標）；

3）編譯器有時候需要插入thunk來保證this指標指向合適的位置；

4）使用虛函式會付出一些空間和複雜度的代價，使用多重繼承下的虛函式付出的代價更多，如果效率很重要，可以考慮不依賴虛函式。

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