为什么fdump-class-hierarchy为虚函数提供了两个指针int vtable

Question

以下课程，

class A
{
public:

    char VarA;
    int VarB;

    virtual ~A(){}
};

g ++ fdump-class-hierarchy为我提供了Vtable，

Vtable for A
A::_ZTV1A: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1A)
16    (int (*)(...))A::~A
24    (int (*)(...))A::~A

但我不明白： 1.两个第一指针是什么？ 2.为什么虚拟析构函数有两个指针？

谢谢！

Answer 1

让我们尝试以下演示代码：

class A
{
public:

    char VarA;
    int VarB;

    virtual ~A();
};

#include <cstdio>

A::~A() { 
    std::printf("A::~A()\n");
}

#include <typeinfo>

void *complete_object_addr(A &ref) {
    return dynamic_cast<void*> (&ref);
}

const std::type_info& get_typeinfo(A &ref) {
    return typeid(ref);
}

void explicit_destructor_call(A *p) {
    p->~A();
}

void delete_object(A *p) {
    delete p;
}

#include <memory>

void create_object (A *p) {
    new (p) A;
}

在Godbolt中

。

vtable

让我们从构造函数调用开始

void create_object (A *p) {
    new (p) A;
}

查看vptr和vtable在哪里：

create_object(A*):
        movq    $vtable for A+16, (%rdi)
        ret

A*参数位于rdi中，vptr在对象中的偏移量为0，因此*(void*)p给出了vptr。该vtable生成为：

vtable for A:
        .quad   0
        .quad   typeinfo for A
        .quad   A::~A() [complete object destructor]
        .quad   A::~A() [deleting destructor]

我们看到vptr指向内部（而不是vtable的开头）：.quad意味着vptr指向第三个元素A::~A() [complete object destructor]的8个字节。

这种输出vtable的方法比您所问的要清晰得多：有两个可以虚拟地调用的析构函数：

• “ [complete object destructor]”（销毁完整对象），
• “ [删除析构函数]”以删除完整的对象。

虚拟析构函数

实际上，explicit_destructor_call(A*)的代码定义为

void explicit_destructor_call(A *p) {
    p->~A();
}

显示对函数指针vptr[0]的调用。

explicit_destructor_call(A*):
        movq    (%rdi), %rax
        jmp     *(%rax)

对虚拟函数的调用为(p->vptr)(p)；请注意，传递this参数在生成的代码中是隐含的，就像在寄存器中一样。。

这里有一个窍门，您需要关闭汇编指令过滤器才能看到它：

.text
.size   A::~A() [base object destructor], .-A::~A() [base object destructor]
.globl  A::~A() [complete object destructor]
.set    A::~A() [complete object destructor],A::~A() [base object destructor]

我不习惯使用这些指令，但这肯定意味着A::~A() [complete object destructor]实际上是A::~A() [base object destructor]，即：

.LC0:
        .string "A::~A()"
A::~A() [base object destructor]:
        movq    $vtable for A+16, (%rdi)
        movl    $.LC0, %edi
        jmp     puts

• 首先将vptr设置为构造函数中的方式：将*this的动态类型重置为A，这仅对销毁基类子对象有用，而对销毁完整对象无用
• 然后调用puts("A::~A()");（这表明printf规范字符串在可能的编译时进行解释）。

函数delete_object(A*)定义为

void delete_object(A *p) {
    delete p;
}

编译为

delete_object(A*):
        testq   %rdi, %rdi
        je      .L8
        movq    (%rdi), %rax
        jmp     *8(%rax)

这稍微复杂一点：需要测试p!=0，因为当delete p;为空时，p是合法的。如果p不为零，则代码跳转到(char*)vptr + 8，这是vtable中的下一项：vptr[1]。

该析构函数编译为：

A::~A() [deleting destructor]:
        pushq   %rbx
        movq    %rdi, %rbx
        movq    $vtable for A+16, (%rdi)
        movl    $.LC0, %edi
        call    puts
        movq    %rbx, %rdi
        movl    $16, %esi
        popq    %rbx
        jmp     operator delete(void*, unsigned long)

首先，我们将动态类型重置为A。 （我认为实际上并不需要。）然后，像在“销毁对象”析构函数中那样输出文本，然后调用operator delete(this,sizeof(A));。

RTTI：typeid，dynamic_cast

获取typeid(lvalue of A)的值非常简单；

const std::type_info& get_typeinfo(A &ref) {
    return typeid(ref);
}

编译为

get_typeinfo(A&):
        movq    (%rdi), %rax
        movq    -8(%rax), %rax
        ret

我们看到vptr[-1]被读取并返回。

最后，通过dynamic_cast<void*>

获取最派生对象的地址

void *complete_object_addr(A &ref) {
    return dynamic_cast<void*> (&ref);
}

非常简单：

complete_object_addr(A&):
        movq    (%rdi), %rax
        addq    -16(%rax), %rdi
        movq    %rdi, %rax
        ret

在vptr[-2]之后偏移this的最派生对象（这些偏移几乎总是负数）。