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我从虚拟表中的地址调用虚拟函数作为练习来测试我对这个概念的理解。然而，当我以为我对虚拟方法表的理解有所突破时，我又遇到了另一个我只是不明白的问题。

在下面的代码中，我创建了一个名为的类Car，它包含一个成员变量 x 和两个虚函数，first 和 second。现在，我通过破解虚拟表来调用这两个虚拟方法。第一个函数返回正确答案，但第二个函数返回一些随机值或垃圾，而不是初始化时的值。

#include <cstdio>

class Car
{
private:
    int x;

    virtual int first()
    {
        printf("IT WORKS!!\n");
        int num = 5;
        return num;
    }
    virtual int second()
    {
        printf("IT WORKS 2!!\n");
        //int num  = 5;
        return x;
    }


public:

    Car(){
        x = 2;
    }
};

int main()
{
    Car car;
    void* carPtr = &car;
    long **mVtable =(long **)(carPtr);

    printf("VTable: %p\n", *mVtable);
    printf("First Entry of VTable: %p\n", (void*) mVtable[0][0]);
    printf("Second Entry of VTable: %p\n", (void*) mVtable[0][1]);

    if(sizeof(void*) == 8){
        printf("64 bit\n");
    }

    int (*firstfunc)() = (int (*)()) mVtable[0][0];
    int x = firstfunc();    

    int (*secondfunc)() = (int (*)()) mVtable[0][1];
    int x2 = secondfunc();

    printf("first: %d\nsecond: %d", x, x2);
    return 0;
}

如果有人能指出我做错了什么，那将不胜感激。此外，由于这在编译器中的工作方式不同，我正在使用 c++14在http://cpp.sh/上对其进行测试。

该代码输出输出，其中“垃圾”第二个输出可能会发生变化：

VTable: 0x400890
First Entry of VTable: 0x400740
Second Entry of VTable: 0x400720
64 bit
IT WORKS!!
IT WORKS 2!!
first: 5
second: -888586240
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3 回答 3

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方法确实通常作为常规函数实现，但它们需要接收this指针以访问特定实例的数据 - 事实上，当您在实例上调用方法时，指向实例的指针作为隐藏参数传递。

在您的代码中，您没有将其传入，因此该方法仅返回垃圾-它可能正在使用发生在寄存器或堆栈中的任何内容，就好像它是实例指针一样；你很幸运，它没有明显崩溃。

您可以尝试更改原型以接受Car*参数并将其传递&car给它，但它可能会或可能不会起作用，具体取决于您的编译器/平台使用的调用约定：

  • 例如，在 Win32/x86/VC++ 上，方法使用stdcall调用约定（或cdecl用于可变参数），但接收this指针 in ecx，这是无法通过常规函数调用模拟的；
  • 另一方面，x86 gcc 只是将它们作为cdecl函数处理，this隐式传递，就好像它是最后一个参数一样。
于 2018-09-06T18:15:01.217 回答
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方法是函数，但方法指针一般不是函数指针。

调用方法的调用约定并不总是与调用函数的调用约定一致。

我们可以解决这个问题。还有更多未定义的行为，但至少有时会起作用。

MSVC 铿锵声 g++

代码：

template<class Sig>
struct fake_it;

template<class R, class...Args>
struct fake_it<R(Args...)>{
    R method(Args...);

    using mptr = decltype(&fake_it::method);
};
template<class R, class...Args>
struct fake_it<R(Args...) const> {
    R method(Args...) const;

    using mptr = decltype(&fake_it::method);
};

template<class Sig>
using method_ptr = typename fake_it<Sig>::mptr;

template<class Sig>
struct this_helper {
    using type=fake_it<Sig>*;
};
template<class Sig>
struct this_helper<Sig const>{
    using type=fake_it<Sig> const*;
};

template<class Sig>
using this_ptr = typename this_helper<Sig>::type;

现在这个测试代码：

Car car;
void* carPtr = &car;
auto **mVtable = (uintptr_t **)(carPtr);
printf("VTable: %p\n", *mVtable);
printf("First Entry of VTable: %p\n", (void*)mVtable[0][0]);
printf("Second Entry of VTable: %p\n", (void*)mVtable[0][1]);

if(sizeof(void*) == 8){
    printf("64 bit\n");
}

auto firstfunc = to_method_ptr<int()>(mVtable[0][0]);
int x = (this_ptr<int()>(carPtr)->*firstfunc)();    

auto secondfunc = to_method_ptr<int()>(mVtable[0][1]);
int x2 = (this_ptr<int()>(carPtr)->*secondfunc)();

printf("first: %d\nsecond: %d", x, x2);

上面的代码依赖于方法指针是一对函数指针和第二个部分，如果全 0 是非虚拟分派，并且 vtable 只包含函数指针组件。

因此，我们可以通过用 0 填充缓冲区来从 vtable 中的数据重建方法指针，然后将内存解释为方法指针。

为了使调用生效，我们使用与我们的签名匹配的方法创建一个假类型，然后将指针转换为该类型，并使用从原始类型的 vtable 重构的成员函数指针调用它。

我们希望，这模仿编译器用于其他方法调用的调用约定。

在 clang/g++ 中，非虚拟方法指针是两个指针，第二个被忽略。我相信，虚拟方法指针使用第二个指针大小的数据。

在 MSVC 中，非虚拟方法指针是一个指针的大小。具有虚拟继承树的虚拟方法指针不是一个指针的大小。我认为这违反了标准（要求成员指针之间可以相互转换）。

在这两种情况下，vtable 似乎都存储了每个非虚拟方法指针的前半部分。

于 2018-09-06T18:54:41.647 回答
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当您将函数指针直接调用到 vtable 中时，设置 的构造函数x = 2不会运行。您正在从 中返回未初始化的内存second，它可以是任何东西。

于 2018-09-06T18:07:36.113 回答