C++ 函数指针。它如何以及为何起作用？

Question

考虑以下程序

#include <iostream>
#include <typeinfo>

template <class T>
void Output(const char * Str, T Func)
   {
      void *Ptr = reinterpret_cast<void *>(Func);
      std::ptrdiff_t Num = reinterpret_cast<std::ptrdiff_t>(Ptr);
      std::cout << Str << " " << Num << std::endl;
   }

class TAnotherBase  { long a[10]; };

struct TBase {
      typedef void (TBase::*TFunc)();
      TFunc Func;
      TBase(TFunc F) {
            Func = F;
            Output("Ctor TBase ", Func);
         }
      void CallF() {
            std::cout << "This in TBase: " << typeid(this).name() << " " << this << std::endl;
            (this->*Func)();
         }
   };

struct TDerived: public TAnotherBase, public TBase {
      TDerived(): TBase(static_cast<TBase::TFunc>(&TDerived::F)) {
            Output("Ctor TDerived ", &TDerived::F);
            CallF();
         }
      void F() {
            std::cout << "This in TDerived::F: " <<typeid(this).name() << " " << this << std::endl;
         }
   };

int main(int argc, char **argv) {
      TDerived Derived;
      return 0;
   }

它生成这个输出:

Ctor TBase  4197502                                (1)
Ctor TDerived  4197502                             (2)
This in base: P5TBase 0x7fff6b30fc00               (3)
This in TDerived::F: P8TDerived 0x7fff6b30fbb0     (4)

这是怎么回事

我有函数 F在TDerived类，然后我将指向函数的指针发送到 TBase类别:TDerived(): TBase(static_cast<TBase::TFunc>(&TDerived::F)) { (1) 输出函数指针。然后我在TDerived中输出函数指针类 (2) 并制作 TBase调用函数的类:`CallF(); (4), (5).

TAnotherBase是为了与众不同this TBase 的指针和 TDerived类。

那么，第一个问题。

我读到函数指针更像是相对于 this 的偏移量.如果是这样，为什么我在 (1) 和 (2) 中得到相同的函数指针值 - 4197502？

第二个问题

我输出 this在CallF函数(3)就可以了。但后来我调用函数 (this->*Func)();通过this (这是 TBase )和功能 F this神奇地变得完全不同this (4)!它改变了它的类型和值(value)!怎么可能？编译器如何仍然记得 Func (类型为 typedef void (TBase::*TFunc)(); )实际上来自 TDerived类(class)？编译器如何知道它应该调整 this在将其发送到 F 之前？为什么以及如何运作？

Answer 1

在 Itanium ABI 中描述了一种可以完成此操作的示例- 如果您对如何实现 C++ 类模型感兴趣，我强烈建议您阅读整篇文档。

当您从指向派生成员函数的指针转换为指向基成员函数的指针时，编译器知道当您调用它时 this 将指向未派生的基。所以它需要确保它做的第一件事是将 this 从 base* 修改回 derived*。它可以通过发明一个修改 this 并跳转到实际函数的 shim 函数来做到这一点，或者通过仅将偏移量与指针一起存储并在调用站点使用它(这是引用以上介绍)。或者我确定还有其他方法。

(static_cast 不仅仅是一个编译时操作；通常它必须在运行时做真正的工作。)