C++类对象中虚函数表指针、虚函数表、虚函数之间的关系以及在内存中的布局_虚函数表指针类对象_子木呀的博客-程序员秘密

C++类的虚函数表和虚函数在内存中的位置

关系：虚函数表指针(保存在堆或栈)->虚函数表(常量区 .rodata)->虚函数(代码段 .text)

虚函数表指针是虚函数表所在位置的地址。虚函数表指针属于对象实例。因而通过new 出来的对象的虚函数表指针位于堆，声名对象的虚函数表指针位于栈。

总结：

1.虚函数表指针位置取决于对象在哪。如果是new的对象，则存在堆上，如果是直接声明，则存在栈上。

2.虚函数表位于只读数据段（.rodata），即：C++内存模型中的常量区；

3.虚函数代码则位于代码段（.text），也就是C++内存模型中的代码区

虚函数表和虚函数在内存中的位置说明

先创建一个有虚函数的类A

class A
{
public:
    A(){};
    ~A(){};
    virtual void vfun(){cout<<"vfun called!"<<endl;}
};

既然要知道虚函数表的位置，那么自然就需要找到虚函数表的地址。我们知道，对于类A这种简单的类，其对象内存布局的最开始四个字节就是一个虚函数表指针（32位编译器），而这个指针变量的值自然就是虚函数表的地址了，因此，第一步就是获取这个虚函数表指针来找到虚函数表的地址

A *a = new A();

long vbaddr=*(int *)a;   //虚函数表地址

由于只有一个虚函数，所以虚函数表的前4个字节肯定就是vfun的函数地址，因此根据虚函数表的地址还可以得到虚函数vfun的地址：

long vfaddr= *(int *)vbaddr;  //虚函数A::vfun的地址

然后还可以根据vfun的地址来调用这个函数：

((void(*)(void))vfaddr)();  //根据得到的地址来调用虚函数

如果通过vfaddr来调用函数是成功的，那么就说明前面虚函数表的地址都是正确的。

得出以下程序：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class A
{
public:
    A(){};
    ~A(){};
    virtual void vfun(){cout<<"vfun called!"<<endl;}
};
 
int main()
{
    A *a = new A();
    long vbaddr=*(int *)a;   //虚函数表地址
    long vfaddr= *(int *)vbaddr;   //虚函数vfun地址
    cout<<"addr of vb : "<<vbaddr<<endl;
    cout<<"addr of vfun : "<<vfaddr<<endl;
    
    ((void(*)(void))vfaddr)();   //根据虚函数地址调用虚函数
 
    delete a;
    return 0;
}

用g++进行编译生成可执行文件，然后运行：

从运行结果可以看到，虚函数表的地址是0x400be0（4197344），虚函数vfun的地址为0x400aea（4197098）,并且根据虚函数vfun的地址成功调用了虚函数，打印了“vfun called”，这说明获取的0x400be0确实是虚函数表的地址。

接下来就看看0x400be0这个地址在可执行文件内存中的哪个段。

用objdump -s 可以解析ELF格式的可执行文件中的分段信息：

每个分段的内容用Contents of section .xxx来分隔，xxx表示下面的内容属于哪个段。在这些段的内容中，每一行的第一个16进制数表示的是相应的段中的一个地址，以400238 2f6c6962 3634…这一行为例，首地址为0x400238，那么从0x400238到下一行首地址0x400248之间的16个字节中存放的数据就是0x2f 0x6c 0x69 0x62…

回到虚函数表的地址上来，前面说了，虚函数表的地址为0x400be0，现在来看看这个地址是属于哪个段：

可以看到，0x400be0这个地址，刚好就在.rodata这个段中，这个段就是C++中的常量区，并且还可以发现，从这个地址开始取4个字节“ea0a4000”，由于是小端模式，因此取出来的4字节数为0x400aea，是不是很眼熟呢？没错，这个地址就是前面求得的虚函数vfun的地址。

同理，根据虚函数vfun的0x400aea地址，还可以找到虚函数vfun的位置：

可以看到，虚函数vfun位于.text代码段，也就是C++中的代码区。

结论

综上所述： 虚函数表指针区别于创建的对象是new还是直接声明而放于堆或栈上。C++中虚函数表位于只读数据段（.rodata），也就是C++内存模型中的常量区；而虚函数则位于代码段（.text），也就是C++内存模型中的代码区。

参考
1、https://blog.twofei.com/496/
2、https://blog.csdn.net/Lily_zhangrongli/article/details/106650195
3、https://blog.csdn.net/qq_28114615/article/details/98041319

本文链接：https://blog.csdn.net/qq_41687938/article/details/120479126

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