【原创】从汇编角度，理解C++虚函数表
本帖最后由 行客 于 2024-8-22 12:06 编辑当通过指针访问类的成员函数时：
[*]如果该函数是非虚函数，那么编译器会根据指针的类型找到该函数；也就是说，指针是哪个类的类型就调用哪个类的函数。
[*]如果该函数是虚函数，并且派生类有同名的函数遮蔽它，那么编译器会根据指针的指向找到该函数；也就是说，指针指向的对象属于哪个类就调用哪个类的函数。这就是多态。
编译器之所以能通过指针指向的对象找到虚函数，是因为在创建对象时额外地增加了虚函数表。
如果一个类包含了虚函数，那么在创建该类的对象时就会额外地增加一个数组，数组中的每一个元素都是虚函数的入口地址。不过数组和对象是分开存储的，为了将对象和数组关联起来，编译器还要在对象中安插一个指针，指向数组的起始位置。这里的数组就是虚函数表（Virtual function table），简写为vtable。
我们首先从代码角度，来验证一下上面的说明：
我们首先用VC6，写一段代码：
#include <iostream>
using namespace std;
//基类Base
class Base{
public:
int x;
void Test()
{
cout << "A" << endl;
}
};
//派生类Derived
class Derived: public Base{
public:
void Test()
{
cout <<"B" <<endl;
}
};
void Fun(Base *p)
{
p->Test(); //多态
}
void main()
{
Base a;
Derived b;
Fun(&b);
}
输出结果为：
B
如果将main函数中的Fun(&b);修改为Fun(&a);，那输出结果为：
A
因此验证了如果该函数是虚函数，并且派生类有同名的函数遮蔽它，那么编译器会根据指针的指向找到该函数；也就是说，指针指向的对象属于哪个类就调用哪个类的函数。
当我们去掉Base类中virtual void Test()的virtual，修改为void Test()，那无论传入的是&b还是&a，那输出结果都是
A
因此验证了如果该函数是非虚函数，那么编译器会根据指针的类型找到该函数；也就是说，指针是哪个类的类型就调用哪个类的函数。
现在我们分析下虚函数表：如果一个类包含了虚函数，那么在创建该类的对象时就会额外地增加一个数组，数组中的每一个元素都是虚函数的入口地址。不过数组和对象是分开存储的，为了将对象和数组关联起来，编译器还要在对象中安插一个指针，指向数组的起始位置。这里的数组就是虚函数表（Virtual function table），简写为vtable。
首先看一下，非虚函数和虚函数的调用在汇编角度有什么区别。
还是去掉Base类中virtual void Test()的virtual，修改为void Test()，然后跟进汇编：
25: p->Test();//多态
00401188 mov ecx,dword ptr
0040118B call @ILT+75(Base::Test) (00401050) //在程序编译后，即将地址固化为00401050，即为Base::Test。
我们可以看到，在非虚函数的情况下，函数的调用是编译时绑定（编译时绑定是指在程序执行之前，由编译器和连接器确定方法调用的目标），也就是直接调用。
如果还原为以上的示例代码，即为原来的虚函数模式，然后跟进汇编：
25: p->Test();//多态
004011A8 mov eax,dword ptr
004011AB mov edx,dword ptr
004011AD mov esi,esp
004011AF mov ecx,dword ptr
004011B2 call dword ptr //程序编译后，地址为dword ptr ，是一个可变变量，即地址非固定。
我们可以看到，在虚函数的情况下，函数的调用是运行时绑定（运行时绑定是指在程序运行时，根据对象的实际类型确定方法调用的目标。运行时绑定也叫作动态绑定或后期绑定），也就是简间接调用。
这就是为什么虚函数能够调用派生类函数的在汇编层面的原因：虚函数是运行时绑定（也叫动态绑定或后期绑定）。
那我们继续分析上面的反汇编代码：
004011A8 mov eax,dword ptr //使用［ebp+8]指定栈中存储的第1个参数,并将其读出到 eax 寄存器中。第一个参数为b对象的地址。
004011AB mov edx,dword ptr //将b对象的地址的第一个双字节的数值，读出到edx。这个数值就是虚函数表的的地址，
004011B2 call dword ptr //调用函数，函数地址即为虚函数表的第一个双字节值。
b对象的内存，开始的第一个dword的值为虚函数表的地址；因为就一个虚函数，所以虚函数表的第一个dword的值就是这次调用的函数地址。
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