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[原创]多重继承？抽象类？C++的内存布局并不复杂
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2019-10-16 21:37
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多重继承
先来看看多重继承吧
class cFa {
public:
cFa() {};
virtual ~cFa() { };
};
class cMo{
public:
cMo() {};
virtual ~cMo() { };
};
class cChild : public cFa, public cMo {
public:
cChild() {};
virtual ~cChild() { };
};
void main()
{
cChild cCh;
}
先来看构造函数
...... 001917DD pop ecx 001917FC mov ecx,dword ptr [this] ;取出this指针 001917FF call cFa::cFa (01913B1h) ;调用cFa构造函数 00191804 mov dword ptr [ebp-4],0 ;异常计数 可以忽略 0019180B mov ecx,dword ptr [this] ;获取this指针 0019180E add ecx,4 ;this指针偏移 00191811 call cMo::cMo (0191302h) ;调用cMo的构造函数 00191816 mov eax,dword ptr [this] ;获取this指针 00191819 mov dword ptr [eax],offset cChild::`vftable' (0198B4Ch) ;设置虚函数表 0019181F mov eax,dword ptr [this] ;获取this指针 00191822 mov dword ptr [eax+4],offset cChild::`vftable' (0198B58h) ;设置第二个虚函数表 00191829 mov dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh 00191830 mov eax,dword ptr [this] ;返回this指针 ......
在上面的代码，我们看出构造函数的调用顺序是根据，从左到右的继承顺序来依次调用父类函数的
在调用cFa的构造函数时，直接传递了this指针，也就是cCh的地址，而在调用cMo的时候，传递的是this指针加4个字节的地址，也就是跳过了cFa所占的空间。
那么也就是说，父类对象在子类的内存布局的顺序和构造函数的调用顺序是一样的，那么现在cCh对象的内存结构如下图：
来看看这两个父类的构造函数：
CFa: ...... 001918AD mov eax,dword ptr [this] 001918B0 mov dword ptr [eax],offset cFa::`vftable' (0198B34h) 001918B6 mov eax,dword ptr [this] ...... cMo: ...... 0019190D mov eax,dword ptr [this] 00191910 mov dword ptr [eax],offset cMo::`vftable' (0198B40h) 00191916 mov eax,dword ptr [this] ......
过滤掉了一些无用的代码，构造函数和非多重继承无任何区别，只是将传进来的对象的虚表换成自己的虚表。
有营养的部分来了：
两个构造函数结束后，出现了两个虚表赋值，为什么是两个虚表？
因为有两个父类，当调用父类函数的时候，需要通过偏移取得父类对象，传递指针，并调用函数。
这两个虚表在本例中意义不大，因为子类没有覆盖父类的虚函数，如果有覆盖的情况出现，这两个虚表中会保存子类覆盖的虚函数，和父类未覆盖的虚函数。那么调用就很简单了，虚表偏移。
析构函数就不上代码了，和构造函数的顺序恰巧相反。
如果在main函数中添加一行如下代码会发生什么？
cMo *pMo = (cMo*)&cCh;
编译器会找到cCh的地址，根据cCh父类中的cMo对象的偏移位置，获取到cCh父类中的cMo的地址，并返回赋值给pMo。
抽象类
上代码
class CAbstractBase {
public:
virtual void Show() = 0;
};
class CAbstractChild : public CAbstractBase{
public:
virtual void Show() { printf("show"); };
};
void main()
{
CAbstractChild cAb;
cAb.Show();
}
不说废话，直接进入子类的构造函数
;CAbstractChild 构造函数 ...... 00A1198F pop ecx 00A11990 mov dword ptr [this],ecx 00A11993 mov ecx,dword ptr [this] 00A11996 call CAbstractBase::CAbstractBase (0A11474h) 00A1199B mov eax,dword ptr [this] ;获取this指针 00A1199E mov dword ptr [eax],offset CAbstractChild::`vftable' (0A18B40h) ;虚函数表初始化 00A119A4 mov eax,dword ptr [this] ;返回this指针 ...... ;CAbstractBase 构造函数 ...... 00A118BF pop ecx 00A118C0 mov dword ptr [this],ecx 00A118C3 mov eax,dword ptr [this] ;获取this指针 00A118C6 mov dword ptr [eax],offset CAbstractBase::`vftable' (0A18B34h) ;虚函数表初始化 00A118CC mov eax,dword ptr [this] ;返回this指针 ......
看起来似乎和普通的继承没什么不同？
我们来看看CAbstractBase中的虚函数表（0A18B34h）指向的Show函数吧。
CAbstractBase的Show函数，没有实现代码，所以没有首地址，编译器防止误调用纯虚函数，将虚表中保存的纯虚函数的首地址项替换成了__purecall 函数，这个函数的作用就是结束程序，并返回错误码0x19。
其余与单类继承并无差别。
总结：
这里包括上篇文章的内容总结
《我们聊聊继承吧，从继承的角度出发再来聊聊多态》
。
单类继承：
- 在类对象占用的内存空间，只保留一份虚表指针，也就只有一个虚表
- 虚表中各项保存了类中各虚函数的首地址
- 构造函数先构造父类，在构造自身
- 析构函数先析构自身，在析构父类
多重继承：
- 在类对象所占用的内存空间中，根据继承父类的个数保存对应的虚表指针
- 根据所保存的虚表指针的个数，对应产生相应个数的虚表
- 转换父类指针时，需要调整到对象的首地址
- 构造时需要调用多个父类构造函数
- 构造时先构造继承列表中第一个父类，然后依次调用到最后一个继承的父类构造函数。
- 析构与构造顺序相反
- 当对象作为成员时，整个类对象的内存结构和多重继承很相似。当类中无虚函数时，整个类对象内存结构和多重继承完全一样，可按实际情况进行还原，当父类或成员对象存在虚函数，通过观察虚表指针的位置和构造函数、析构函数中填写虚表指针的数量及目标地址，来还原继承或成员关系。
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最后于 2019-10-17 18:01
被Hasic编辑
，原因：
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CAbstractBase的Show函数，没有实现代码，所以没有首地址，编译器防止误调用纯虚函数，将虚表中保存的纯虚函数的首地址项替换成了__purecall 函数，这个函数的作用就是结束程序，并返回错误码0x19。 |
