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[原创] C++虚函数内存模型分析
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发表于: 2025-6-6 11:06
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编写测试代码如下，定义一个基类Base，并第一个虚函数 func。定义一个子类Derived，继承基类Base，并覆盖虚函数 func
main函数中创建临时对象 Derived， 并使用基类指针指向Derived对象，通过指针调用虚函数 func。调用结果如下：
指令层面分析
首先进入分析main函数代码：
上述是main函数的汇编指令，由于是局部申明对象，申明后的对象在栈中保存，保存地址是 rbp + 0x10，将该地址通过rdi寄存器传参，然后调用Derived的构造函数。调用完构造函数后，先取对象首地址处的值拿到虚表指针，然后取虚表指针的第一个值，拿到虚函数地址，并调用虚函数。
接着进入到Derived的构造函数处分析：
这是一个套壳的构造函数，实际上只是对真实构造函数的调用，进入到真实构造函数处：
构造函数的参数就是对象的首地址，也就是this指针，构造函数先调用基类Base的构造函数，调用完成后，将Derived类基表+0x10处的地址保存在了对象首地址处。看下基类的构造函数：
基类的构造函数同样是将基类的虚表地址+0x10 保存在了对象首地址处。那么继续看下这两个类的虚表数据：
虚表的首地址是 0，然后是该类的type_info，虚表+0x10处才是第一个虚函数的地址。最后面保存的是盖类的析构函数地址。
1、如果类中有定义虚函数，编译器会生成该类的虚函数表，并在创建对象时，在对象的头部保存虚指针。
2、对象初始化时，在对象的构造函数中，会调用基类的构造函数，在构造函数中会初始化虚指针，基类构造函数中先初始化虚指针，然后在子类构造函数中初始化时，覆盖了基类构造函数中初始化的虚指针值。
3、虚函数不能定义成构造函数，因为虚函数通过虚指针来定位虚表中的虚函数，而虚指针在构造函数完成时才会完成初始化。
4、虚表是一个指针数组，gcc实现中虚表第一个指针保留0，第二个指针存储typeinfo信息指针，第三个指针开始存放虚函数。
上述代码在前面的基础上，新增了两个类用于多继承，其中Base2中的虚方法没有覆盖，同样直接分析对象的构造函数：
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