指向虚拟成员函数的指针。 它是如何工作的？

Question

考虑下面的 C++ 代码：

class A
{
public:
      virtual void f()=0;
};


int main()
{
     void (A::*f)()=&A::f;
}

如果我必须猜测，我会说 &A::f 在这种情况下意味着“A 的 f() 实现的地址”，因为指针之间没有显式分隔常规成员函数和虚拟成员函数。 由于 A 没有实现 f()，这将是一个编译错误。 然而，事实并非如此。

不仅如此。 下面的代码：

void (A::*f)()=&A::f;
A *a=new B;            // B is a subclass of A, which implements f()
(a->*f)();

实际上会调用B::f。

这是怎么发生的？

Answer 1

它之所以有效，是因为标准规定它应该如何发生。 我用 GCC 做了一些测试，结果发现对于虚拟函数，GCC 存储相关函数的虚拟表偏移量（以字节为单位）。

struct A { virtual void f() { } virtual void g() { } }; 
int main() { 
  union insp { 
    void (A::*pf)();
    ptrdiff_t pd[2]; 
  }; 
  insp p[] = { { &A::f }, { &A::g } }; 
  std::cout << p[0].pd[0] << " "
            << p[1].pd[0] << std::endl;
}

该程序输出 1 5 - 这两个函数的虚拟表条目的字节偏移量。 它遵循Itanium C++ ABI，指定。

Answer 2

这里有太多关于成员函数指针的信息。 在“The Well-Behaved Compilers”下有一些关于虚拟函数的内容，尽管 IIRC 当我阅读这篇文章时我只是略读了那部分，因为这篇文章实际上是关于在 C++ 中实现委托的。

http://www.codeproject.com/KB/cpp/FastDelegate.aspx

简而言之，它取决于编译器，但一种可能性是成员函数指针被实现为包含指向进行虚拟调用的“thunk”函数的指针的结构。

Answer 3

我不完全确定，但我认为这只是常规的多态行为。 我认为 &A::f 实际上意味着类的 vtable 中函数指针的地址，这就是为什么您没有收到编译器错误的原因。 vtable 中的空间仍然被分配，这就是您实际要返回的位置。

这是有道理的，因为派生类本质上用指向其函数的指针覆盖这些值。 这就是 (a->*f)() 在第二个示例中起作用的原因 - f 引用在派生类中实现的 vtable。