c++ - 破译 vtable 转储

Question

我正在“玩”C++ 中的虚拟继承，我想知道一个类对象是如何布局的。我有这三个类:

class A {
private:
    int a;
public:
    A() {this->a = 47;}
    virtual void setInt(int x) {this->a = x;}
    virtual int getInt() {return this->a;}
    ~A() {this->a = 0;}
};

class B {
private:
    int b;
public:
    B() {b = 48;}
    virtual void setInt(int x) {this->b = x;}
    virtual int getInt() {return this->b;}
    ~B() {b = 0;}
};

class C : public A, public B {
private:
    int c;
public:
    C() {c = 49;}
    virtual void setInt(int x) {this->c = x;}
    virtual int getInt() {return this->c;}
    ~C() {c = 0;}
};

(我认为他们是正确的:p)

我在 g++ 中使用了 -fdump-class-hierarchy，我得到了这个

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

Class A
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
A (0x10209fb60) 0
    vptr=((& A::_ZTV1A) + 16u)

Vtable for B
B::_ZTV1B: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1B)
16    B::setInt
24    B::getInt

Class B
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
B (0x1020eb230) 0
    vptr=((& B::_ZTV1B) + 16u)

Vtable for C
C::_ZTV1C: 8u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1C)
16    C::setInt
24    C::getInt
32    (int (*)(...))-0x00000000000000010
40    (int (*)(...))(& _ZTI1C)
48    C::_ZThn16_N1C6setIntEi
56    C::_ZThn16_N1C6getIntEv

Class C
   size=32 align=8
   base size=32 base align=8
C (0x1020f5080) 0
    vptr=((& C::_ZTV1C) + 16u)
  A (0x1020ebd90) 0
      primary-for C (0x1020f5080)
  B (0x1020ebe00) 16
      vptr=((& C::_ZTV1C) + 48u)

现在到底是什么 (int (*)(...))-0x00000000000000010 和 C::_ZThn16_N1C6setIntEi 和 (int (*)(...))0 ??有人可以解释转储吗？

谢谢。

Answer 1

我不是 100% 确定这个答案是正确的，但这是我最好的猜测。

当你有一个多继承和非虚拟继承的类时，类的布局通常是第一个基本类型的完整对象，然后是第二个基本类型的完整对象，然后是对象本身的数据。如果您查看 B，您可以看到 A 对象的 vtable 指针，如果您查看 C，您可以看到 A 和 B 对象都有指向 vtable 的指针。

因为对象是这样布局的，这意味着如果你有一个指向C对象的B*指针，指针实际上不会指向对象的基础；相反，它会指向中间的某个地方。这意味着如果您需要将对象转换为 A*，则需要将 B* 指针调整一些量以将其跳回到物体。为此，编译器需要在某处编码您需要跳回以到达对象开头的字节数。我认为第一个 (int(*)(...)) 实际上只是您需要查看的原始字节数才能到达对象的开头。如果您注意到，对于 A vtable，此指针为 0(因为 A 的 vtable 位于对象的开头，对于 B 也是如此vtable(因为它也位于对象的开头。但是，请注意 C vtable 有两部分 - 第一部分是 A 的 vtable，它的第一部分crazy 条目也是零(因为如果你在 A vtable，你不需要做任何调整)。然而，在这张表的前半部分之后似乎是B vtable，并注意它的第一个条目是十六进制值 -0x10。如果您查看 C 对象布局，您会注意到B vtable 指针在 A vtable 指针之后 16 个字节。此 -0x10 值可能是您需要跳过的更正偏移量B 返回对象根的 vtable 指针。

每个 vtable 的第二个疯狂条目似乎是指向 vtable 本身的指针。请注意，它始终等于 vtable 对象的地址(比较 vtable 的名称及其指向的内容)。如果您想进行任何类型的运行时类型识别，这将是必要的，因为这通常涉及查看 vtable 的地址(或者至少是它前面附近的地址)。

最后，至于为什么在 C vtable 的末尾有隐名的 setInt 和 getInt 函数，我很确定那是因为 C 类型继承名为 setInt 和 getInt 的两组不同的函数 - 一组通过 A，一组通过 B。如果非要我猜的话，这里的 mangling 是为了确保编译器内部可以区分这两个虚函数。

希望这对您有所帮助!