c++ - 可以为虚函数实现绕过 vtable 吗？

Question

而不是在对象中查找 vtable 指针的地方使用虚函数，然后将您带到 vtable，包含指向函数的指针 - 是否不可能只在对象中包含一个数据成员哪个直接指向函数？

Answer 1

如果我理解你的问题，你正在寻找一种使用函数指针实现多态性的方法。

嗯，这是可能的，但非常麻烦，容易出错，而且很难胜过编译器为虚函数调用生成的 de。

怎么做？

想法是使用函数指针。为了实现多态，它必须在基类中。

class B {                   // Base class
protected:
    void (B::*fptest)();    // Function pointer to member function
public:
    void mtest()            // Class specific mebmer function
    { cout << "Base test\n"; }  
    void itest()            // Polymorphic function
    { (this->*fptest)(); }        // implemented by calling the poitner to member function 
    B() : fptest(&B::mtest) { }   // Ctor must initialize the function pointer
    virtual ~B() {}        
};

class D : public B {         // Derived class 
public:
    void mtest()             // Class specific mebmer function
    { cout << "Derived test\n"; }
    D()                     // Ctor 
    { fptest = reinterpret_cast<void(B::*)()>(&D::mtest); }  // not sure it's this safe in case of multiple inheritance !!
};

测试这个结构的代码:

B b; 
D d;
B *pb = &b, *pd = &d;
pb->itest(); 
pd->itest();

安全吗？

对此有严格的限制。例如:

• 您必须确保每个派生类都正确初始化函数指针。
• 在多重继承的情况下，转换为基类成员的函数指针可能无法按预期工作。
• 不可能有指针重载。因此，您需要为每个可能的签名使用不同的指针。那可能很奇怪。

它比 vtable 查找更高效吗？

否:查看对 itest() 的每个多态调用执行的汇编程序:

; 41   :    pd->itest();  // cod for the call for a derived object
    mov ecx, DWORD PTR _pd$[ebp]        ; load the oject address
    call    ?itest@B@@QAEXXZ            ; call B::itest
; 16   :    void itest() { (this->*fptest)(); }
    push    ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 68                 ; 00000044H
    push    ebx
    push    esi
    push    edi
    mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx   ; use address of object as parameter
    mov eax, DWORD PTR _this$[ebp]   ; load the function pointer 
    mov ecx, DWORD PTR _this$[ebp]   ;  "    "
    mov edx, DWORD PTR [eax+4]       ; call the function pointer 
    call    edx
    pop edi
    pop esi
    pop ebx
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret 0

当然，优化器可以内联代码，删除一些 push 和 pop，但一般原则是将生成间接代码。

vtable 查找性能不够吗？

好吧，vtable 查找基本上是从编译器计算的固定偏移量加载函数指针。调用虚拟 test() 函数的汇编代码如下所示:

 39   :     pd->test(); 
    mov eax, DWORD PTR _pd$[ebp]
    mov edx, DWORD PTR [eax]
    mov ecx, DWORD PTR _pd$[ebp]
    mov eax, DWORD PTR [edx]
    call    eax

结论

vtable 查找至少与通过函数指针调用一样高效。编译器负责所有的初始化和最复杂的继承情况。最好使用强大的虚函数，而不是试图手动超越你的编译器。