从汇编角度看虚函数和普通成员函数的调用过程

本篇文章直入正题。 我们的类成员函数分为inline、virtual、static、normal。 **normal成员函数：**其地址和一般函数的地址没有区别，就是函数代码在内存中的真实地址，但其调用要绑定到一个实实在在的对象上。取其地址需要使用“&”运算符。 **virtual成员函数：**其地址指的是其在vtable中的位置；取其地址需要使用“&”运算符。 inline成员函数：在运行时会展开，虽然语言允许取其地址，但是没有太大意义。 static成员函数：其地址和普通全局函数的地址没有任何区别；其不依赖与类的对象而存在，也不依赖与类的对象而调用，只是作用域变成了类作用域，可以像取全局函 在C++编程中，成员函数是类的重要组成部分，它们提供了操作和访问类对象的能力。根据功能和特性，成员函数可以分为几种类型：inline、virtual、static和normal（非虚）。这篇文章将聚焦于normal成员函数和virtual成员函数在调用过程中的差异，从汇编角度进行解析。 **正常成员函数（Normal Member Function）：** 正常成员函数的调用是通过对象实例来执行的，其地址代表的是函数在内存中的实际位置。这个地址可以通过“&”运算符获取。调用时，编译器会隐式地传递一个隐藏的`this`指针，指向调用该函数的对象，以便访问对象的数据成员。例如，假设有一个类`MyClass`和一个正常成员函数`func()`，调用方式可能是这样的： ```cpp MyClass obj; obj.func(); ``` 在汇编层面上，这将涉及对`obj`的内存地址的计算，然后跳转到`func()`的代码位置执行。 **虚成员函数（Virtual Member Function）：** 虚函数引入了多态性，使得子类可以重写父类的行为。虚拟函数的地址实际上是指向虚函数表（Vtable）中的一个条目，而非函数代码的直接地址。Vtable是一个由编译器生成的动态数据结构，存储了类中所有虚函数的指针。当通过基类指针或引用调用虚函数时，会先查找Vtable中的对应项，然后通过该指针调用实际的函数。例如： ```cpp class Base { public: virtual void func() { /*...*/ } }; class Derived : public Base { public: void func() override { /*...*/ } }; Base* basePtr = new Derived(); basePtr->func(); // 在汇编中，会查找basePtr的Vtable并调用Derived::func() ``` 在这个例子中，即使`basePtr`指向`Derived`对象，由于`func`是虚函数，所以调用的是`Derived`版本的`func()`。 **调用默认构造函数：** 含有虚函数的类，即使没有显式定义构造函数，编译器也会提供一个默认的构造函数。这是因为每个包含虚函数的类实例都需要一个虚函数表指针（vfptr），而构造函数负责初始化这个指针。正因为构造函数在对象创建时执行，因此它不能是虚函数，否则会在对象尚未完全初始化之前尝试通过vfptr调用虚函数，导致未定义行为。 总结来说，正常成员函数的调用是直接的，而虚成员函数的调用需要通过Vtable间接完成，以实现多态性。理解这些底层机制有助于优化代码和调试，特别是在处理复杂继承关系和多态场景时。为了更深入地了解这些概念，可以通过阅读汇编代码或者编写测试用例，观察不同成员函数调用的细节。