C++虚函数的实现细节、虚析构函数汇编解析

astrotycoon 2015-10-25

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C++里多态的实现，依靠的是虚函数的运行时函数地址确定，不过真正的实现过程，还是在编译阶段。编译器究竟对虚函数做了怎样的处理？这就是本文所描述的。然后又对虚函数中最特殊的虚析构函数的运行情况进行了分析。
   1、类的存储空间
   在INTEL 32 CPU，VC6环境下，空类的一个实例占一个字节（特例）；
   一个C++类本身（注意：不是对象）,在内存里是有信息的, 比如虚函数表、静态成员变量。
   函数虚函数的类，它的每一个对象实例，在内存中，头四个字节存放的都是虚函数表指针。
   2、虚函数的实现过程
   对虚函数，编译器不给出直接的函数调用地址，而是关于一个未知量的表达式，这个参数就是虚函数表的指针。使用虚函数实现C++多态的方法，网上很多讲解,这里不多讲，本文结合源代码和部分汇编代码，分析了编译过程中对虚函数的处理。
   3、虚析构函数
   无论基类的析构函数是否为虚析构函数. 基类的析构函数总是会被自动调用的;但是, 如果用基类指针去操作一个了派生类对象,那么在delete这个基类指针时,派生类的析构函数将不会被调用。
   4. 本文为原创,转载或其他用途请注明出处:http://blog.csdn.net/ydbcsdn/archive/2008/10/24/3137384.aspx

// VC测试代码
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN // Exclude rarely-used stuff from Windows headers
#include <stdio.h>
class Base;
class Derived;
void GFunction(void);
int main(int argc, char* argv[])
{
GFunction();
char a = 127;
a+=1;
printf("new a = %d/n", a);
getchar();
return 0;
}
class Base
{
public:
Base::Base()
{
};
virtual Base::~Base()
{
printf("Base deconstruct/n");
};
virtual void Fun()
{
};
int a ;
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived::Derived()
{
};
virtual Derived::~Derived()
{
printf("Derived deconstruct/n");
};
virtual void Fun()
{
};
};
void GFunction(void)
{
printf("Class Base Sizeof =%d /n", sizeof(Base));
printf("Class Derived Sizeof =%d /n/n", sizeof(Derived));
Base* pA = (Base*)new Derived;
pA->Fun(); // 虚函数调用
delete pA;
}

pA->Fun()的汇编代码如下:

59: pA->Fun();

0040D75C mov edx,dword ptr [ebp-10h] // edx为pA

0040D75F mov eax,dword ptr [edx] // eax为pA对象的虚表指针pVTable

0040D761 mov esi,esp

0040D763 mov ecx,dword ptr [ebp-10h] // this指针存入ecx

0040D766 call dword ptr [eax+4] // 函数地址:虚表指针+4, 就是虚表中第二项

0040D769 cmp esi,esp

0040D76B call __chkesp (00401b20)

   1. 如果成员函数不是虚函数，那么编译的时候，就直接指定了调用函数的入口;
   2. 如果是虚函数，那么编译时不直接指定函数入口，而是先在对象的内存空间里取一个值（这个值就是虚函数表的地址，放在对象内存空间的最前面4个字节里）。汇编代码中会有取值的过程;
   3. 虚函数表中按顺序存放着虚函数在地址空间中的地址:的第一个DWORD存储的就是第一个虚函数的地址，第二个DWORD存储的就是第二个虚函数的地址;
   3. 编译器在编译过程中已经知道你调的那个函数在虚函数表中的序号。汇编代码中会有体现;
   4. 在运行时，就能正确找到调用函数的地址，并调用它.

     析构函数的一点补充：

在一个项目中，如果有N层派生类，编译器总是保证所有基类的析构函数都被依次调用，但问题是，究竟从那层开始调用呢？对于非虚析构函数，显然是在编译期间就直接确定的，对虚析构函数，在运行时，才能确定是从哪一层开始往下层调用（基类）。
事实上，和一般虚函数一样，运行时，才确定要调用的析构函数，不过有些不同的是，析构函数执行完后，下一条指令就是基类析构函数的CALL指令，一直到最上层为止。
下面是一段debug下的反汇编，其中Base派生自BaseBase.可以看到～Base调用后，会自动调用~BaseBase
virtual Base::~Base() // 基类析构函数
{
00401740 push ebp
00401741 mov ebp,esp
00401743 sub esp,0CCh
00401749 push ebx
0040174A push esi
0040174B push edi
0040174C push ecx
0040174D lea edi,[ebp-0CCh]
00401753 mov ecx,33h
00401758 mov eax,0CCCCCCCCh
0040175D rep stos dword ptr es:[edi]
0040175F pop ecx
00401760 mov dword ptr [ebp-8],ecx
00401763 mov eax,dword ptr [this]
00401766 mov dword ptr [eax],offset Base::`vftable' (44533Ch)
printf("Base deconstruct/n");
0040176C push offset string "Base deconstruct/n" (445344h)
00401771 call printf (405760h)
00401776 add esp,4
};
00401779 mov ecx,dword ptr [this]
0040177C call BaseBase::~BaseBase (4017A0h) // 上层基类也紧跟着调用了