编译器如何为虚拟函数调用生成代码？
CAT *p;
...
p->speak();
...有些书说编译器会将p-> that ()翻译成：
(*p->vptr[i])(p); //i is the idx of speak in the vtbl我的问题是:因为在编译时，不可能知道p的真正类型，这意味着不可能知道要使用哪个vptr或vtbl。那么，编译器如何生成正确的代码呢？
改性
例如：
void foo(CAT* c)
{
c->speak();
//if c point to SmallCat
// should translate to (*c->vptr[i])(p); //use vtbl at 0x1234
//if c point to CAT
// should translate to (*c->vptr[i])(p); //use vtbl at 0x5678
//since ps,pc all are CAT*, why does compiler can generate different code for them
//in compiler time?
}
...
CAT *ps,*pc;
ps = new SmallCat; //suppose SmallCat's vtbl address is 0x1234;
pc = new CAT; //suppose CAT's vtbl address is 0x5678;
...
foo(ps);
foo(pc)
...有什么想法吗？谢谢。
回答 4
Stack Overflow用户
发布于 2014-02-04 20:53:27
您所缺少的是来自CAT和SmallCAT对象的箭头，指向它们相应的vtbls。编译器将指向vtbl的指针嵌入到对象本身--可以将其视为隐藏的成员变量。这就是为什么在内存占用中，添加第一个虚拟函数“花费”每个对象一个指针的原因。指向vtbl的指针是由构造函数中的代码设置的，因此编译器生成的虚拟调用要在运行时到达其vtable，所需做的就是取消对指向this的指针的引用。
当然，在虚拟继承和多重继承中，这会变得更加复杂:编译器需要生成稍微不同的代码，但是基本过程保持不变。
下面是详细说明的示例：
CAT *p1,*p2;
p1 = new SmallCat; //suppose its vtbl address is 0x1234;
// The layout of SmallCat object includes a vptr as a hidden member.
// At this point, the value of this vptr is set to 0x1234.
p2 = new CAT; //suppose its vtbl address is 0x5678;
// The layout of Cat object also includes a vptr as a hidden member.
// At this point, the value of this vptr is set to 0x5678.
(*p1->vptr[i])(p); //should use vtbl at 0x1234
// Compiler has enough information to do that, because it squirreled away 0x1234
// inside the SmallCat object at the time it was constructed.
(*p2->vptr[i])(p); //should use vtbl at 0x5678
// Same deal - the constructor saved 0x5678 inside the Cat, so we're good.Stack Overflow用户
发布于 2014-02-04 20:51:57
这意味着不可能知道要使用哪个vptr或vtbl。
在方法调用期间，这是正确的。但是在构造时，构造的对象的类型实际上是已知的，编译器将在ctor中生成代码来初始化vptr以指向相应类的vtbl。所有后面的虚拟方法调用都将通过这个vptr调用右vtbl中的方法。
有关此初始化如何使用基本对象(多个ctors按顺序调用)的更多详细信息，请参考this answer中类似的问题。
Stack Overflow用户
发布于 2014-02-04 21:02:09
编译器隐式地向每个具有一个或多个虚拟函数的类添加一个名为vptr的指针。
您可以通过在这类上使用sizeof来判断这一点，并看到它比预期的要大4或8个字节，这取决于sizeof(void*)。
编译器还添加到每个类的构造函数中，这是一个隐式代码，它将vptr设置为指向一个函数指针表(a.k.a )。(五-桌)
当一个对象被实例化时，它的类型被显式地“提到”。
例如：A a(1)或A* p = new B(2)。
因此，在构造函数运行时中，可以很容易地将vptr设置为指向正确的V-表。
在上面的例子中：
vptrofa设置为指向class A的V表.vptrofp设置为指向class B的V表.
顺便说一句，构造函数不同于所有其他函数，因为您必须显式地使用对象类型来调用它(因此，构造函数永远不能声明为虚拟的)。
这里是编译器如何为虚拟函数p->speak()**:**生成正确的代码。
CAT *p;
...
p = new SuperCat("SaberTooth",2); // p->vptr = SuperCat_Vtable
...
p->speak(); // See pseudo assembly code below
Ax = p // Get the address of the instance
Bx = p->vptr // Get the address of the instance's V-Table
Cx = Bx + CAT::speak // Add the number of the function in its class
Dx = *Cx // Get the address of the appropriate function
Push Ax // Push the address of the instance into the stack
Push Dx // Push the address of the function into the stack
CallF // Save some registers and jump to the beginning of the function编译器对speak层次结构中的所有class CAT函数使用相同的数字(索引)。
这里是编译器如何为非虚拟函数p->eat()**:**生成正确的代码。
p->eat(); // See pseudo assembly code below
Ax = p // Get the address of the instance
Bx = CAT::eat // Get the address of the function
Push Ax // Push the address of the instance into the stack
Push Bx // Push the address of the function into the stack
CallF // Save some registers and jump to the beginning of the function由于eat函数的地址是在编译时已知的，所以程序集代码效率更高.
，最后，下面是如何将“vptr”设置为在运行时指向正确的V-表：
class SmallCat
{
void* vptr; // implicitly added by the compiler
... // your explicit variables
SmallCat()
{
vptr = (void*)0x1234; // implicitly added by the compiler
... // Your explicit code
}
};实例化CAT* p = new SmallCat()时，将创建一个新对象及其vptr = 0x1234。
https://stackoverflow.com/questions/21563065
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