Регулярне спадкування
З типовим недіамантовим успадковуванням без віртуального 3 рівня, коли ви створюєте інстанцію нового найбільш похідного об'єкта, викликується новий, а розмір, необхідний для об'єкта, вирішується компілятором від типу класу та передається новому.
новий має підпис:
_GLIBCXX_WEAK_DEFINITION void *
operator new (std::size_t sz) _GLIBCXX_THROW (std::bad_alloc)
І телефонує до malloc , повертаючи недійсний покажчик
Потім він передається конструктору найбільш похідного об'єкта, який негайно викликає середній конструктор, а потім середній конструктор негайно викликає базовий конструктор. Потім база зберігає вказівник на свою віртуальну таблицю на початку об'єкта, а потім його атрибути після нього. Потім він повертається до середнього конструктора, який зберігатиме вказівник віртуальної таблиці в тому самому місці, а потім його атрибути після атрибутів, які були б збережені базовим конструктором. Він повертається до найбільш похідного конструктора, який зберігає вказівник на свою віртуальну таблицю в тому самому місці, а потім його атрибути після атрибутів, які були б збережені середнім конструктором.
Оскільки вказівник віртуальної таблиці перезаписаний, то вказівник віртуальної таблиці завжди є одним із найбільш похідних класів. Віртуальність поширюється на найбільш похідний клас, тому якщо функція є віртуальною в середньому класі, вона буде віртуальною в найбільш похідному класі, але не в базовому. Якщо ви поліморфно передаєте екземпляр найбільш похідного класу вказівник на базовий клас, компілятор не вирішить це до непрямого виклику до віртуальної таблиці, а замість цього викличе функцію безпосередньо A::function(). Якщо функція є віртуальною для типу, який ви їй передали, вона вирішить виклик у віртуальну таблицю, яка завжди буде функцією найбільш похідного класу. Якщо він не є віртуальним для цього типу, то він просто зателефонує Type::function()та передасть на нього вказівник об'єкта, переданий на Type.
Насправді, коли я кажу вказівник на його віртуальну таблицю, насправді це завжди зміщення 16 у віртуальну таблицю.
vtable for Base:
.quad 0
.quad typeinfo for Base
.quad Base::CommonFunction()
.quad Base::VirtualFunction()
pointer is typically to the first function i.e.
mov edx, OFFSET FLAT:vtable for Base+16
virtualзнову не потрібно в більш похідних класах, якщо він віртуальний у менш похідному класі, оскільки він поширюється. Але його можна використовувати, щоб показати, що функція справді є віртуальною функцією, не перевіряючи класи, які вона успадковує визначення типів.
override є ще одним захисником компілятора, який говорить про те, що ця функція щось перекриває, і якщо це не так, викиньте помилку компілятора.
= 0 означає, що це абстрактна функція
final запобігає повторному впровадженню віртуальної функції у більш похідний клас і переконається, що віртуальна таблиця найбільш похідного класу містить остаточну функцію цього класу.
= default в документації вказується, що компілятор буде використовувати реалізацію за замовчуванням
= delete подати помилку компілятора, якщо буде зроблено спробу виклику до цього
Віртуальна спадщина
Розглянемо
class Base
{
int a = 1;
int b = 2;
public:
void virtual CommonFunction(){} ;
void virtual VirtualFunction(){} ;
};
class DerivedClass1: virtual public Base
{
int c = 3;
public:
void virtual DerivedCommonFunction(){} ;
void virtual VirtualFunction(){} ;
};
class DerivedClass2 : virtual public Base
{
int d = 4;
public:
//void virtual DerivedCommonFunction(){} ;
void virtual VirtualFunction(){} ;
void virtual DerivedCommonFunction2(){} ;
};
class DerivedDerivedClass : public DerivedClass1, public DerivedClass2
{
int e = 5;
public:
void virtual DerivedDerivedCommonFunction(){} ;
void virtual VirtualFunction(){} ;
};
int main () {
DerivedDerivedClass* d = new DerivedDerivedClass;
d->VirtualFunction();
d->DerivedCommonFunction();
d->DerivedCommonFunction2();
d->DerivedDerivedCommonFunction();
((DerivedClass2*)d)->DerivedCommonFunction2();
((Base*)d)->VirtualFunction();
}
Без наслідування практично класу басів ви отримаєте об'єкт, який виглядає приблизно так:
Замість цього:
Тобто буде 2 базових об'єкта.
У вищезазначеній ситуації спадкування віртуального алмазу, після виклику нового, він називає найбільш похідний конструктор, і в цьому конструкторі він викликає всі 3 похідні конструктори, передаючи зміщення у свою таблицю віртуальної таблиці, замість того, щоб викликати просто дзвінки DerivedClass1::DerivedClass1()таDerivedClass2::DerivedClass2() потім ті , як покликанняBase::Base()
Далі все компілюється в режимі налагодження -O0, тому буде зайва збірка
main:
.LFB8:
push rbp
mov rbp, rsp
push rbx
sub rsp, 24
mov edi, 48 //pass size to new
call operator new(unsigned long) //call new
mov rbx, rax //move the address of the allocation to rbx
mov rdi, rbx //move it to rdi i.e. pass to the call
call DerivedDerivedClass::DerivedDerivedClass() [complete object constructor] //construct on this address
mov QWORD PTR [rbp-24], rbx //store the address of the object on the stack as d
DerivedDerivedClass::DerivedDerivedClass() [complete object constructor]:
.LFB20:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 16
mov QWORD PTR [rbp-8], rdi
.LBB5:
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] // object address now in rax
add rax, 32 //increment address by 32
mov rdi, rax // move object address+32 to rdi i.e. pass to call
call Base::Base() [base object constructor]
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //move object address to rax
mov edx, OFFSET FLAT:VTT for DerivedDerivedClass+8 //move address of VTT+8 to edx
mov rsi, rdx //pass VTT+8 address as 2nd parameter
mov rdi, rax //object address as first
call DerivedClass1::DerivedClass1() [base object constructor]
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //move object address to rax
add rax, 16 //increment object address by 16
mov edx, OFFSET FLAT:VTT for DerivedDerivedClass+24 //store address of VTT+24 in edx
mov rsi, rdx //pass address of VTT+24 as second parameter
mov rdi, rax //address of object as first
call DerivedClass2::DerivedClass2() [base object constructor]
mov edx, OFFSET FLAT:vtable for DerivedDerivedClass+24 //move this to edx
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] // object address now in rax
mov QWORD PTR [rax], rdx. //store address of vtable for DerivedDerivedClass+24 at the start of the object
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] // object address now in rax
add rax, 32 // increment object address by 32
mov edx, OFFSET FLAT:vtable for DerivedDerivedClass+120 //move this to edx
mov QWORD PTR [rax], rdx //store vtable for DerivedDerivedClass+120 at object+32 (Base)
mov edx, OFFSET FLAT:vtable for DerivedDerivedClass+72 //store this in edx
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //move object address to rax
mov QWORD PTR [rax+16], rdx //store vtable for DerivedDerivedClass+72 at object+16 (DerivedClass2)
mov rax, QWORD PTR [rbp-8]
mov DWORD PTR [rax+28], 5
.LBE5:
nop
leave
ret
Він закликає Base::Base()вказівник на зміщення об'єкта 32. База зберігає вказівник на свою віртуальну таблицю за адресою, яку він отримує, та її членами після неї.
Base::Base() [base object constructor]:
.LFB11:
push rbp
mov rbp, rsp
mov QWORD PTR [rbp-8], rdi //stores address of object on stack (-O0)
.LBB2:
mov edx, OFFSET FLAT:vtable for Base+16 //puts vtable for Base+16 in edx
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //copies address of object from stack to rax
mov QWORD PTR [rax], rdx //stores it address of object
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //copies address of object on stack to rax again
mov DWORD PTR [rax+8], 1 //stores a = 1 in the object
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //junk from -O0
mov DWORD PTR [rax+12], 2 //stores b = 2 in the object
.LBE2:
nop
pop rbp
ret
DerivedDerivedClass::DerivedDerivedClass()потім дзвонить DerivedClass1::DerivedClass1()за допомогою вказівника на зміщення об'єкта 0 і також передає адресуVTT for DerivedDerivedClass+8
DerivedClass1::DerivedClass1() [base object constructor]:
.LFB14:
push rbp
mov rbp, rsp
mov QWORD PTR [rbp-8], rdi //address of object
mov QWORD PTR [rbp-16], rsi //address of VTT+8
.LBB3:
mov rax, QWORD PTR [rbp-16] //address of VTT+8 now in rax
mov rdx, QWORD PTR [rax] //address of DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass+24 now in rdx
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //address of object now in rax
mov QWORD PTR [rax], rdx //store address of DerivedClass1-in-.. in the object
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] // address of object now in rax
mov rax, QWORD PTR [rax] //address of DerivedClass1-in.. now implicitly in rax
sub rax, 24 //address of DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass+0 now in rax
mov rax, QWORD PTR [rax] //value of 32 now in rax
mov rdx, rax // now in rdx
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //address of object now in rax
add rdx, rax //address of object+32 now in rdx
mov rax, QWORD PTR [rbp-16] //address of VTT+8 now in rax
mov rax, QWORD PTR [rax+8] //address of DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass+72 (Base::CommonFunction()) now in rax
mov QWORD PTR [rdx], rax //store at address object+32 (offset to Base)
mov rax, QWORD PTR [rbp-8] //store address of object in rax, return
mov DWORD PTR [rax+8], 3 //store its attribute c = 3 in the object
.LBE3:
nop
pop rbp
ret
VTT for DerivedDerivedClass:
.quad vtable for DerivedDerivedClass+24
.quad construction vtable for DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass+24
.quad construction vtable for DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass+72
.quad construction vtable for DerivedClass2-in-DerivedDerivedClass+24
.quad construction vtable for DerivedClass2-in-DerivedDerivedClass+72
.quad vtable for DerivedDerivedClass+120
.quad vtable for DerivedDerivedClass+72
construction vtable for DerivedClass1-in-DerivedDerivedClass:
.quad 32
.quad 0
.quad typeinfo for DerivedClass1
.quad DerivedClass1::DerivedCommonFunction()
.quad DerivedClass1::VirtualFunction()
.quad -32
.quad 0
.quad -32
.quad typeinfo for DerivedClass1
.quad Base::CommonFunction()
.quad virtual thunk to DerivedClass1::VirtualFunction()
construction vtable for DerivedClass2-in-DerivedDerivedClass:
.quad 16
.quad 0
.quad typeinfo for DerivedClass2
.quad DerivedClass2::VirtualFunction()
.quad DerivedClass2::DerivedCommonFunction2()
.quad -16
.quad 0
.quad -16
.quad typeinfo for DerivedClass2
.quad Base::CommonFunction()
.quad virtual thunk to DerivedClass2::VirtualFunction()
vtable for DerivedDerivedClass:
.quad 32
.quad 0
.quad typeinfo for DerivedDerivedClass
.quad DerivedClass1::DerivedCommonFunction()
.quad DerivedDerivedClass::VirtualFunction()
.quad DerivedDerivedClass::DerivedDerivedCommonFunction()
.quad 16
.quad -16
.quad typeinfo for DerivedDerivedClass
.quad non-virtual thunk to DerivedDerivedClass::VirtualFunction()
.quad DerivedClass2::DerivedCommonFunction2()
.quad -32
.quad 0
.quad -32
.quad typeinfo for DerivedDerivedClass
.quad Base::CommonFunction()
.quad virtual thunk to DerivedDerivedClass::VirtualFunction()
virtual thunk to DerivedClass1::VirtualFunction():
mov r10, QWORD PTR [rdi]
add rdi, QWORD PTR [r10-32]
jmp .LTHUNK0
virtual thunk to DerivedClass2::VirtualFunction():
mov r10, QWORD PTR [rdi]
add rdi, QWORD PTR [r10-32]
jmp .LTHUNK1
virtual thunk to DerivedDerivedClass::VirtualFunction():
mov r10, QWORD PTR [rdi]
add rdi, QWORD PTR [r10-32]
jmp .LTHUNK2
non-virtual thunk to DerivedDerivedClass::VirtualFunction():
sub rdi, 16
jmp .LTHUNK3
.set .LTHUNK0,DerivedClass1::VirtualFunction()
.set .LTHUNK1,DerivedClass2::VirtualFunction()
.set .LTHUNK2,DerivedDerivedClass::VirtualFunction()
.set .LTHUNK3,DerivedDerivedClass::VirtualFunction()
DerivedDerivedClass::DerivedDerivedClass()потім передає адреса об'єкта + 16 і адреса для VTT DerivedDerivedClass+24до DerivedClass2::DerivedClass2()якої збірка ідентична DerivedClass1::DerivedClass1()за винятком того лінії , mov DWORD PTR [rax+8], 3які , очевидно , має 4 замість 3 для d = 4.
Після цього він замінює всі 3 віртуальні вказівники таблиці в об’єкті на покажчики на зміщення в DerivedDerivedClassv vtable на представлення для цього класу.
d->VirtualFunction();:
mov rax, QWORD PTR [rbp-24] //store pointer to virtual table in rax
mov rax, QWORD PTR [rax] //dereference and store in rax
add rax, 8 // call the 2nd function in the table
mov rdx, QWORD PTR [rax] //dereference
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rdi, rax
call rdx
d->DerivedCommonFunction();:
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rdx, QWORD PTR [rbp-24]
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
mov rdi, rax
call rdx
d->DerivedCommonFunction2();:
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
lea rdx, [rax+16]
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rax, QWORD PTR [rax+16]
add rax, 8
mov rax, QWORD PTR [rax]
mov rdi, rdx
call rax
d->DerivedDerivedCommonFunction();:
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rax, QWORD PTR [rax]
add rax, 16
mov rdx, QWORD PTR [rax]
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rdi, rax
call rdx
((DerivedClass2*)d)->DerivedCommonFunction2();:
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
je .L14
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
add rax, 16
jmp .L15
.L14:
mov eax, 0
.L15:
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
je .L18
mov rdx, QWORD PTR [rbp-24]
add rdx, 16
jmp .L19
.L18:
mov edx, 0
.L19:
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
add rdx, 8
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
mov rdi, rax
call rdx
((Base*)d)->VirtualFunction();:
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
je .L20
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
mov rax, QWORD PTR [rax]
sub rax, 24
mov rax, QWORD PTR [rax]
mov rdx, rax
mov rax, QWORD PTR [rbp-24]
add rax, rdx
jmp .L21
.L20:
mov eax, 0
.L21:
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
cmp QWORD PTR [rbp-24], 0
je .L24
mov rdx, QWORD PTR [rbp-24]
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
sub rdx, 24
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
mov rcx, rdx
mov rdx, QWORD PTR [rbp-24]
add rdx, rcx
jmp .L25
.L24:
mov edx, 0
.L25:
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
add rdx, 8
mov rdx, QWORD PTR [rdx]
mov rdi, rax
call rdx