虚拟方法表在 C++ 中存储在哪里？答案

【问题标题】：Where does virtual method table store in C++?虚拟方法表在 C++ 中存储在哪里？
【发布时间】：2015-05-05 03:00:33
【问题描述】：

我想知道类对象（不是实例，而是类）如何存储在内存中？

class A {
public:
    int a;
    virtual void f();
    virtual ~A();
};

class B : public A {
public:
    int b;
    void f() final override;
};

我知道，在这种继承（B 派生自 A）的情况下，通常（标准没有强烈描述）我们有：

memory: ....AB...

其中 AB 是 B 的类对象（如果我理解正确的话）。如果我们更深入（尝试使用 clang 和 gcc），我们可以看到类似的东西（同样，标准中没有强烈描述）：

A
    vtptr*
    int a
B
    vtptr*
    int b

好的，现在我们看看a 和b 属性存储在哪里。我们还看到了指向虚拟方法表的指针。但是vtptr*（虚拟方法表）实际存储在哪里？为什么不靠近上课？还是有？

另外，这是另一个问题：我能够通过更改指针来更改虚拟方法表（简单逻辑）。我也可以安全地更改指向它的方法的指针吗？

附：在您的问题中，您可以回答 gcc 和 clang。附言如果我在某个地方错了，请在您的答案中指出。

【问题讨论】：

虽然您可能会发现类似的实现，但这取决于实现。您必须指定编译器才能获得合理的答案。
vtables 不存储在对象中，因为它在内存方面效率非常低。但是，标准中没有任何内容会阻止实现这样做。我理解你的好奇心，但只要你编写的是健全的代码，你应该很少（如果有的话）担心实现细节。此外，弄乱 vtable 或 vtptrs（以及做任何没有被标准严格定义的事情）永远不会被认为是安全的。
如果你看看g++ -fdump-class-hierarchy -c filename.cpp的结果，也许你会明白一点
在某些地方你使用类来表示实例（例如为什么不靠近类）。这对我来说很奇怪，因为您在第一句话中专门从类中描述了实例。

标签： c++ memory virtual

【解决方案1】：

C++ 标准没有规定应该如何实现虚函数机制。在实践中，所有 C++ 实现对每个类都使用一个虚函数表，并在每个具有虚函数的类对象中使用一个虚函数表指针（称为多态类）。然而，细节可能有所不同，特别是对于多重继承和虚拟继承。

您可以在 Stanley Lippman 的经典著作Inside The C++ Object Model 中阅读常见选择。

询问虚函数表存储在“哪里”没有多大意义。它很像任何静态变量：它的位置取决于实现并且几乎是任意的。而关于

”为什么不去上课呢？

...类本身并没有存储在任何地方，它们不是对象，所以这没有意义，抱歉。

对于给定的实现，您可以更有意义地询问每个对象中存储的 vtable 指针在哪里？

通常这是在对象的开头，但是如果您从非多态类派生并添加一个虚函数，那么您可能会在其他地方获得 vtable 指针。或不。后一种可能性是static_cast 或Derived* 到Base*（反之亦然）可以进行地址调整的主要原因，即不同于简单的reinterpret_cast。

【讨论】：

【解决方案2】：

阅读virtual method table 上的维基页面。

vtable（本身）存储在哪里是特定于实现的（编译器、链接器、操作系统特定）。但它通常存储在可执行文件的code segment 中（就像文字字符串一样）。所以对象通常（即没有多重继承）以指向它们的 vtable 的 _vptr 指针开头。通过多重或虚拟继承，您可以拥有几个 vtable 指针。

正如评论，您不应该关心这些细节。如果您真的很在意，请让您的编译器转储内部表示或发出的汇编代码。（例如用g++ -fdump-tree-all -fverbose-asm -S编译）

【讨论】：

【解决方案3】：

但是 vtptr*（虚拟方法表）实际上 [point] 在哪里？为什么不靠近上课？还是有？

它可能在任何地方......谁在乎呢？它的工作方式通常是这样实现的……想象一下class A 有一个隐藏的static 成员：

VDT A::vdt = {
    { address of A::f code, 
      address of A::~A code },
    miscellaneous type-specific information needed for dynamic cast etc.
};

确切的布局未知，但很可能有virtual 成员函数的地址数组。与任何static 信息一样，地址与任何给定对象实例的地址无关……对象中指向虚拟调度表的指针允许这种解耦。

另外，还有一个问题：我能够通过更改指针来更改虚拟方法表（简单逻辑）。我也可以安全地更改指向它的方法的指针吗？

这是不安全的，即使它表面上可以工作，有时也可能无法始终如一地兑现（例如，在编译器能够确定要在编译时调用的特定覆盖的情况下，它可能会完全绕过运行时虚拟调度表咨询)。

【讨论】：