C ++ vtables中的双重间接

Question

我编写了这个非常简单的 C++ 程序，我想知道为什么编译器会跨两个指针取消引用来布置 vtable。这是 C++ 程序：

class Foo {
 public:
  virtual void bar() {
  }
};

int main(int argc, char *arv[]) {
  Foo foo;
  Foo *foo_p(&foo);
  foo_p->bar();
}

现在，我可以查看编译器生成的程序集了：

$ g++ -ggdb -Wall -O0 -S test.cpp

以下是相关部分：

    .loc 1 9 0 
    leaq    -16(%rbp), %rax  # put the address of 'foo' in %rax
    movq    %rax, %rdi       # use it as the first argument of the following function
    call    _ZN3FooC1Ev      # call the Foo constructor
    .loc 1 10 0
    leaq    -16(%rbp), %rax  # put the address of 'foo' in %rax
    movq    %rax, -24(%rbp)  # create 'foo_p' on the stack
    .loc 1 11 0
    movq    -24(%rbp), %rax  # load 'foo_p' into %rax
    movq    (%rax), %rax     # dereference the pointer, put it in %rax
                             # %rax now holds the hidden pointer in 'foo', which is the vtable pointer
    movq    (%rax), %rdx     # dereference the pointer ::again:: (with an offset of 0), put it in %rdx
                             # %rdx now holds a function pointer from the vtable
    movq    -24(%rbp), %rax  # create the 'this' pointer (== foo_p) and put it in %rax
    movq    %rax, %rdi       # use the 'this' pointer as the first argument to the following function
    call    *%rdx            # call Foo::bar (via the vtable)

为什么第二个指针解引用是必要的？为什么对象中“隐藏”的 vtable 指针不直接指向 vtable？

edit：它 ::is:: 直接指向 vtable。我只是对我的指针感到困惑：-P

Answer 1

movq    -24(%rbp), %rax  # load 'foo_p' into %rax
movq    (%rax), %rax     # fetch VTABLE
movq    (%rax), %rdx     # fetch function `bar` from VTABLE. 

如果您将baz（或kerflunk）函数作为第二个函数添加到您的类中，您会看到更好，您会看到第二个提取位于8 到VTABLE 中。

你可以看到类内部的结构是这样的（注意这是“出于说明目的，并非旨在成为现实”）

struct VTABLE
{
    void (*bar)();
};

struct Foo
{
    VTABLE *vtable;
};

在 Foo 的构造函数 [即使你没有声明它也存在]，有一段代码可以做到：

this->vtable = &VTABLE_Foo; 

以及编译器在某处所做的（再次，为了说明目的，名称肯定不同）：

VTABLE VTABLE_Foo = { foo::bar };

所以打电话给bar，我们会这样做：

foo_p->vtable->bar(foo_p);

编译器显示的是：

void (*temp)() = foo_p->vtable->bar;
temp(foo_p);

这几乎可以肯定是使用-O0 的结果，如果您使用优化进行编译，编译器会更直接地执行此操作（包括可能意识到在这种情况下它不需要 vtable 并内联不需要的函数'不做任何事情，从而完全消除呼叫）。

Answer 2

第一个将vtable指针放入%rax，第二个将函数指针放入%rdx。