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            用內聯(lián)匯編調虛函數(shù), 理解VTABLE原理

            虛函數(shù)和動態(tài)綁定是C++面向對象編程的核心內容之一。要理解C++虛函數(shù)的調用本質,就不得不說VPTR和VTABLE。所有擁有虛函數(shù)的C++類的大小都比可看到的內容多至少4個字節(jié)(如果派生樹中存在多繼承,就可能多于4個字節(jié)),這多出來的4個字節(jié)就是VPTR,它位于每個實例的最前方。VPTR的內容就是一個unsigned int的地址,指向一個內存區(qū)域,而這個被指向的內存區(qū)域就是VTABLE,所謂虛函數(shù)地址表。每個擁有虛函數(shù)的類都擁有一張VTABLE,里面是一個函數(shù)指針數(shù)組,每4個字節(jié)為一個單位,指向虛函數(shù)的入口地址。C++在調用虛函數(shù)時,首先要通過這個類的實例內容看到VPTR,從而找到VTABLE,然后根據(jù)要調用的虛函數(shù),取相應偏移地址的內容,從而把調用轉到這個位置。

            以下是我用VC內聯(lián)匯編編寫的一個手工模擬此過程的示例,通過例子中的代碼可以清楚的看出虛函數(shù)的調用過程。首先定義一個類,它有一個虛函數(shù):


            class ?Class1
            {
            ?
            int
            ?i;
            public
            :
            ?Class1(
            int ?i)? {? this -> i? = ?i;?}

            ?
            virtual ? void ?Print( int ?a,? int ?b)? {?printf( " i=%d?a=%d?b=%d " ,?i,?a,?b);?}
            }
            ;

            如果取這個類的大小,可以看到結果是8而不是4。
            下面聲明這個類的一個實例,并取得其VTABLE中第一個元素的值:

            ?Class1 * ?pC? = ? new ?Class1( 1 );
            ?
            int ?addr? = ? * ( int * )( * ( int * )pC);

            注意取值的這一行運用了復雜的強制類型轉換。我把它拆開解釋一下。首先是取得對象pC的前四個字節(jié)的內容,只要把pC轉換成int*然后直接取值就行了:
            ?*(int*)pC

            下一步是把取得的這個值當作是一個指針,也就是再進行一次強制類型轉換:
            ?(int*)(*(int*)pC)

            最后取這個指針所指內存的內容,也就是VTABLE中第一個函數(shù)的地址了:
            ?*(int*)(*(int*)pC)

            取得這個地址以后,下面就用匯編代碼來調用這個地址所指的函數(shù):

            ?__asm
            ?
            {
            ??mov?ecx,?pC;
            ??push?
            3
            ;
            ??push?
            2
            ;
            ??call?addr;
            ?}


            注意調用類的非靜態(tài)成員函數(shù)時需要先把對應實例的地址放到ECX寄存器中,也就是平常所說的“隱藏參數(shù)”了,然后為函數(shù)Print壓兩個參數(shù)進棧,根據(jù)運行的結果可以明顯看出來調用類成員函數(shù)時也是從右向左壓棧的,最后用call語句調用函數(shù)。不難發(fā)現(xiàn)調用類成員函數(shù)在參數(shù)個數(shù)確定時也是由被調用者負責彈棧,看來類成員函數(shù)也是可以聲明為參數(shù)個數(shù)可變的函數(shù)了。

            最后,執(zhí)行程序,得到結果:
            i=1 a=2 b=3?

            posted on 2006-11-19 04:13 Jerry Cat 閱讀(2853) 評論(4)  編輯 收藏 引用

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            # re: 用內聯(lián)匯編調虛函數(shù), 理解VTABLE原理
            2006-11-19 08:16 | Aki
            "不難發(fā)現(xiàn)調用類成員函數(shù)時也是由被調用者負責彈棧,看來類成員函數(shù)是不能聲明為參數(shù)個數(shù)可變的函數(shù)了"

            可變個數(shù)參數(shù)函數(shù)跟壓棧有關系還是彈棧有關系?  回復  更多評論
              
            # re: 用內聯(lián)匯編調虛函數(shù), 理解VTABLE原理
            2006-11-19 08:48 | Aki
            再請教一個問題:如果this -> i = i;不加this-> 結果編譯器也沒有給加:
            mov ecx, DWORD PTR _i$[ebp]
            mov DWORD PTR _i$[ebp], ecx
            這個是編譯器的規(guī)定么,不能自動給加上么:
            mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp]
            mov edx, DWORD PTR _i$[ebp]
            mov DWORD PTR [ecx+4], edx
            多謝!!  回復  更多評論
              
            # re: 用內聯(lián)匯編調虛函數(shù), 理解VTABLE原理
            2006-11-21 01:19 | Jerry Cat
            已改 - 類成員函數(shù)是可以聲明為參數(shù)個數(shù)可變的函數(shù)。
            thiscall是C++成員函數(shù)調用的缺省約定.
            (1). 參數(shù)從右向左入棧
            (2). 如果參數(shù)個數(shù)確定,this指針通過ecx傳遞給被調用者;如果參數(shù)個數(shù)不確定,this指針在所有參數(shù)壓棧后被壓入堆棧。
            (3). 對參數(shù)個數(shù)不定的,調用者清理堆棧,否則函數(shù)自己清理堆棧  回復  更多評論
              
            # re: 用內聯(lián)匯編調虛函數(shù), 理解VTABLE原理
            2007-11-13 16:59 |
            好  回復  更多評論
              

            <2007年11月>
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