Question

我试图更多地了解vtable和vpointers的内部工作原理，所以我决定尝试使用一些技巧直接访问vtable。我创建了两个类Base和Derv，每个类都有两个virtual函数（Derv覆盖Base的函数。）

class Base
{
    int x;
    int y;

    public:
        Base(int x_, int y_) : x(x_), y(y_) {}

        virtual void foo() { cout << "Base::foo(): x = " << x << '\n'; }    
        virtual void bar() { cout << "Base::bar(): y = " << y << '\n'; }
};

class Derv: public Base
{
    int x;
    int y;

    public:
        Derv(int x_, int y_) : Base(x_, y_), x(x_), y(y_) {}

        virtual void foo() { cout << "Derived::foo(): x = " << x << '\n'; }
        virtual void bar() { cout << "Derived::bar(): y = " << y << '\n'; }
};

现在，编译器为每个类添加一个vtable指针，占用内存中的前4个字节（32位）。我通过将对象的地址转换为size_t*来访问此指针，因为指针指向另一个大小为sizeof(size_t)的指针。现在可以通过索引vpointer并将结果转换为适当类型的函数指针来访问虚函数。我将这些步骤封装在一个函数中：

template <typename T>
void call(T *ptr, size_t num)
{
    typedef void (*FunPtr)();

    size_t *vptr = *reinterpret_cast<size_t**>(ptr);
    FunPtr fun = reinterpret_cast<FunPtr>(vptr[num]);

    //setThisPtr(ptr);      added later, see below!
    fun();
}

当以这种方式调用其中一个成员函数时，例如， call(new Base(1, 2), 0)调用Base :: foo（），很难预测会发生什么，因为它们是在没有this指针的情况下调用的。我通过添加一个模板化的函数来解决这个问题，知道g ++将this指针存储在ecx寄存器中（这会强制我使用-m32编译器标志进行编译）：

template <typename T>
void setThisPtr(T *ptr)
{  
    asm ( mov %0, %%ecx;" :: "r" (ptr) );
}

取消注释上面代码段中的setThisPtr(ptr)行现在使其成为一个有效的程序：

int main()
{
    Base* base = new Base(1, 2);
    Base* derv =  new Derv(3, 4);

    call(base, 0); // "Base::foo(): x = 1" 
    call(base, 1); // "Base::bar(): y = 2"
    call(derv, 0); // "Derv::foo(): x = 3"
    call(derv, 1); // "Derv::bar(): y = 4"
}

我决定分享这个，因为在编写这个小程序的过程中，我对vtable如何工作有了更多的了解，并且可能会帮助其他人更好地理解这些材料。不过我还有一些问题：
1.在编译64位二进制文件时，使用哪个寄存器（gcc 4.x）来存储this-pointer？我尝试了所有64位寄存器，如下所示：http://developers.sun.com/solaris/articles/asmregs.html
2.何时/如何设置此指针？我怀疑编译器通过一个对象在每个函数调用上设置this指针的方式与我刚才这样做的方式类似。这是多态实际工作的方式吗？（首先设置this-pointer，然后从vtable调用虚函数？）。

Answer 1

在Linux x86_64上，我相信其他类UNIX操作系统，函数调用遵循System V ABI (AMD64)，它本身跟随C ++的IA-64 C++ ABI。根据方法的类型，this指针要么通过第一个参数或第二个参数隐式传递（当返回值具有非平凡的复制构造函数或析构函数时，它必须作为临时堆栈存在，并且第一个参数隐含地是指向该空间的指针）;否则，虚方法调用与C中的函数调用相同（%rdi，%rsi，%rdx，%rcx，%r8，{{中的整数/指针参数1}}，溢出到堆栈;整数/指针返回%r9;浮动在%rax - %xmm0;等等。虚方法调度通过在vtable中查找指针然后像非虚方法一样调用它来工作。

我对Windows x64约定不太熟悉，但我认为它类似于C ++方法调用遵循与C函数调用完全相同的结构（使用与Linux不同的寄存器），只是隐式{{ 1}}争论第一。

vtables和这个指针

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