C++联编与虚函数表

1.联编

联编：将源代码中的函数调用解释为执行特定的函数代码块叫函数名联编 也就是说：确定执行函数调用会执行哪一个函数

I>静态联编（早期联编）

编译期间，决定调用哪个函数，普通的非虚函数采用静态联编

II>动态联编（晚期联编）

程序运行期间，决定调用哪个函数，虚函数采用动态联编

2.虚函数机制实现——虚函数表

I>虚函数表的内容

虚函数表是一个函数指针数组，数组中存储的指针指向要调用的虚函数

II>存在虚函数的类中的隐藏成员

若一个类中有虚函数，则该类会有一个隐藏的参数（指向虚函数表的指针）

class A1 {

};

class A2 {
public:
    virtual void f() { cout << "A::f()" << endl; }
    virtual void g() { cout << "A::g()" << endl; }
};

int main() {

    cout << "sizeof(A1) : " << sizeof(A1) << endl;
    cout << "sizeof(A2) : " << sizeof(A2) << endl;
    return 0;
}

输出：

sizeof(A1) : 1
sizeof(A2) : 4

类对象单元存储了成员变量，A1由于没有成员变量，在创建对象时，分配1个字节表示一个对象，主要是让这个成员的this指针有指向；A2也没有成员变量，它的对象单元应该也占一个字节，但是，这里却占了4个字节，说明有隐藏的成员变量，这个隐藏的成员就是指向虚函数表的指针

III>虚函数表的更新

派生类会继承基类的虚函数表（基类声明的虚函数，派生类中默认为虚函数）
派生类如果重定义虚函数，则修改虚函数表的指针
派生类如果声明新的虚函数，则在虚函数表中添加新的指针

基类指针（或引用）指向派生类对象，可以通过虚函数表，调用派生类对象的虚函数

注意：只能调用派生类中声明过的虚函数，因为虚函数的声明个数决定了虚函数表的长度，不能越界访问

IV>通过虚函数表调用虚函数

声明这样的两个类

class A {
public:
    virtual void f();
    virtual void g();
};
void A::f() { cout << "A::f()" << endl; }
void A::g() { cout << "A::g()" << endl; }

class B : public A {
public:
    void f();
};
void B::f() { cout << "B::f()" << endl; }

通过上面的例子得到当前环境地址所占字节数：4B，也就是说，函数指针也占4B

第一步：获取虚函数表首地址(vptr)：
由于，没有其他成员，那么唯一的成员就是虚函数表首地址。
由于,指针占4B，同过int型指针可以取出4B的数据（当前环境int也占4B）得到vptr的值：

B objb;
int * vptr = (int *)(*(int *)(&objb));
//将objb的地址转为int *，以便取出4个字节的首地址
//通过解引用的到vptr，因为函数指针也占4字节，所以转成int *

第二步：通过虚函数表中的函数地址调用函数：

void(*function)() = (void(*)())vptr[0];
//vptr[0]取出地址
//类型转换为返回值为void的函数指针
//给function赋值

第三部：通过指针调用函数：

for(int i = 0; i < 2; ++i){
    void(*function)() = (void(*)())vptr[i];
    function();
}

//可以直接使用地址调用：  
for(int i = 0; i < 2; ++i)
    ((void(*)())vptr[i])();