实战C++对象模型之成员函数调用

先说结论:C++的类成员函数和C函数实质是一样的,只是C++类成员函数多了隐藏参数this。

通过本文的演示,可以看见这背后的一切,完全可C函数方式调用C++类普通成员函数和C++类虚拟成员函数。

为了实现C函数方式调用C++类成员函数,准备两个文件:。

1) 被调用的C++类成员函数源代码文件aaa.cpp

#include  // fprintf
class X
{
public:
void xxx();
private:
int m;
int n;
};
void X::xxx() // bbb.cpp完全以C函数方式调用类X的成员函数xxx
{
printf("m=%d, n=%d\n", m, n);
}

把aaa.cpp编译成共享库:

$ g++ -g -o libaaa.so aaa.cpp -fPIC -shared

2) 调用的C++类成员函数源代码文件bbb.cpp

#include  // dlopen
#include  // basename
#include  // fprintf
#include  // exit
#include  // strdup
struct X // 对应于aaa.cpp中类X
{
int m;
int n;
};
// 定义C风格函数指针XXX,使用前让它指向类X的成员函数xxx
typedef void (*XXX)(struct X*); // 参数实为aaa.cpp中类X的this指针
// 需要指定一个命令行参数argv[1],
// 值为aaa.cpp中类X的成员函数xxx的名字,
// 因为C++编译器会对类X的成员函数xxx名字编码,所以实际名字不会是xxx,
// 本文测试环境xxx编码后的名为_ZN1X3xxxEv,
// 不同环境可能有区别,特别是不同编译器通常不同,因为C++标准未对这个做规范。
int main(int argc, char* argv[])
{
char* prog = strdup(argv[0]);
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s symbol-name\n", basename(prog));
exit(1);
}
// 为测试方便,两个文件放在同一目录下,省去设置LD_LIBRARY_PATH
const char* so = "./libaaa.so";
void* h = dlopen(so, RTLD_NOW); // 加载类X所在共享库文件
if (NULL == h) {
fprintf(stderr, "dlopen %s failed: %s\n", so, dlerror());
exit(1);
}
XXX xxx = (XXX)dlsym(h, argv[1]); // 取和类X的类成员函数xxx的函数地址,以便可以调用它
if (NULL == xxx) {
fprintf(stderr, "dlsym %s failed: %s\n", argv[1], dlerror());
exit(1);
}
// 第1组测试数据
struct X x1;
x1.m = 19;
x1.n = 18;
(*xxx)(&x1); // 这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx
// 第2组测试数据
struct X x2;
x2.m = 2019;
x2.n = 2018;
(*xxx)(&x2); // 这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx
// 第3组测试数据
x2.m = 29;
x2.n = 28;
(*xxx)(&x2); // 这里完全以C函数方式调用类X的类成员函数xxx
return 0;
}

把bbb.cpp编译成可执行程序:

$ g++ -g -o bbb bbb.cpp -ldl

执行bbb,看看效果,运行结果和预计完全一致:

$ ./bbb _ZN1X3xxxEv
m=19, n=18
m=2019, n=2018
m=29, n=28

以更优雅方式运行:

$ ./bbb `nm libaaa.so | awk /xxx/'{print $3}'`
m=19, n=18
m=2019, n=2018
m=29, n=28

对于类虚拟成员函数,做法是一样的,只是bbb.cpp中的struct X定义得改一下,因为有虚拟函数的类的头一个指针大小为指向虚拟函数表的指针。

包含虚拟函数的aaa.cpp:

#include  // fprintf
class X
{
public:
virtual void xxx(); // 编码后的函数名和是否为虚拟函数无关
private:
int m;
int n;
};
void X::xxx() // bbb.cpp完全以C函数方式调用类X的成员函数xxx
{
printf("m=%d, n=%d\n", m, n);
}

bbb.cpp只需修改struct X的定义:

struct X // 对应于aaa.cpp中类X
{
void* p; // 对应aaa.cpp中类X的虚拟函数表指针
int m;
int n;
};

其它操作步骤完全相同,运行同样可得到预期的结果。

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