破译vtable转储

Question

我正在“玩”C++ 中的虚拟继承，我想知道类对象是如何布局的。 我有这三个类：（

class A {
private:
    int a;
public:
    A() {this->a = 47;}
    virtual void setInt(int x) {this->a = x;}
    virtual int getInt() {return this->a;}
    ~A() {this->a = 0;}
};

class B {
private:
    int b;
public:
    B() {b = 48;}
    virtual void setInt(int x) {this->b = x;}
    virtual int getInt() {return this->b;}
    ~B() {b = 0;}
};

class C : public A, public B {
private:
    int c;
public:
    C() {c = 49;}
    virtual void setInt(int x) {this->c = x;}
    virtual int getInt() {return this->c;}
    ~C() {c = 0;}
};

我认为它们是正确的：p）

我将 -fdump-class-hierarchy 与 g++ 一起使用，我得到了这个

Vtable for A
A::_ZTV1A: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1A)
16    A::setInt
24    A::getInt

Class A
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
A (0x10209fb60) 0
    vptr=((& A::_ZTV1A) + 16u)

Vtable for B
B::_ZTV1B: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1B)
16    B::setInt
24    B::getInt

Class B
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
B (0x1020eb230) 0
    vptr=((& B::_ZTV1B) + 16u)

Vtable for C
C::_ZTV1C: 8u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& _ZTI1C)
16    C::setInt
24    C::getInt
32    (int (*)(...))-0x00000000000000010
40    (int (*)(...))(& _ZTI1C)
48    C::_ZThn16_N1C6setIntEi
56    C::_ZThn16_N1C6getIntEv

Class C
   size=32 align=8
   base size=32 base align=8
C (0x1020f5080) 0
    vptr=((& C::_ZTV1C) + 16u)
  A (0x1020ebd90) 0
      primary-for C (0x1020f5080)
  B (0x1020ebe00) 16
      vptr=((& C::_ZTV1C) + 48u)

现在那些到底是什么 (int (* )(...))-0x00000000000000010 和 C::_ZThn16_N1C6setIntEi 和 (int (*)(...))0?? 有人可以解释一下转储吗？

谢谢。

Answer 1

我不能 100% 确定这个答案是正确的，但这是我的最佳猜测。

当您有一个多重且非虚拟继承的类时，该类的布局通常是第一个基本类型的完整对象，然后是第二个基本类型的完整对象，然后是对象本身的数据。如果您查看 B，您可以看到 A 对象的 vtable 指针，如果您查看 C，您可以看到 A 和 B 对象都有指向 vtable 的指针。

因为对象是这样布局的，这意味着如果您有一个指向 C 对象的 B* 指针，则该指针实际上不会位于该对象的基址处。目的;相反，它会指向中间的某个地方。这意味着，如果您需要将对象转换为 A*，则需要对 B* 指针进行一定程度的调整，以将其跳回到对象的开头。物体。为了做到这一点，编译器需要在某处编码您需要跳回以到达对象开头的字节数。我认为第一个 (int(*)(...)) 实际上只是您需要查看才能到达对象开头的原始字节数。如果您会注意到，对于 A 虚函数表，该指针为 0（因为 A 的虚函数表位于对象的开头，对于 B 也是如此） vtable（因为它也位于对象的开头。但是，请注意 C vtable 有两部分 - 第一部分是 A 的 vtable，其第一个部分是 A 的 vtable疯狂的条目也为零（因为如果您位于 A vtable，则不需要进行任何调整）但是，在该表的前半部分之后似乎是B vtable，请注意它的第一个条目是十六进制值 -0x10 如果您查看 C 对象布局，您会注意到这一点。 B vtable 指针位于 A vtable 指针之后 16 个字节。此 -0x10 值可能是您需要跳过的校正偏移量。 B vtable 指针返回到对象的根。

每个 vtable 的第二个疯狂条目似乎是指向 vtable 本身的指针。请注意，它始终等于 vtable 对象的地址（比较 vtable 的名称和它所指向的内容）。如果您想要进行任何类型的运行时类型识别，这将是必要的，因为这通常涉及查看 vtable 的地址（或至少是靠近其前面的地址）。

最后，至于为什么在 C vtable 的末尾有神秘命名的 setInt 和 getInt 函数，我很确定这是因为 C 类型继承了两个不同的集合名为 setInt 和 getInt 的函数 - 一个到 A，一个到 B。如果我不得不猜测，这里的修改是为了确保编译器内部可以区分两个虚拟函数。

希望这有帮助！

Answer 2

这是通过 c++filt 运行的转储：

Vtable for A
A::vtable for A: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& typeinfo for A)
16    A::setInt
24    A::getInt

Class A
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
A (0x10209fb60) 0
    vptr=((& A::vtable for A) + 16u)

Vtable for B
B::vtable for B: 4u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& typeinfo for B)
16    B::setInt
24    B::getInt

Class B
   size=16 align=8
   base size=12 base align=8
B (0x1020eb230) 0
    vptr=((& B::vtable for B) + 16u)

Vtable for C
C::vtable for C: 8u entries
0     (int (*)(...))0
8     (int (*)(...))(& typeinfo for C)
16    C::setInt
24    C::getInt
32    (int (*)(...))-0x00000000000000010
40    (int (*)(...))(& typeinfo for C)
48    C::non-virtual thunk to C::setInt(int)
56    C::non-virtual thunk to C::getInt()

Class C
   size=32 align=8
   base size=32 base align=8
C (0x1020f5080) 0
    vptr=((& C::vtable for C) + 16u)
  A (0x1020ebd90) 0
      primary-for C (0x1020f5080)
  B (0x1020ebe00) 16
      vptr=((& C::vtable for C) + 48u)

不知道 (int (*)(...))-0x00000000000000010 和 (int (*)(...))0 是什么 是。
C::_ZThn16_N1C6setIntEi/C::non-virtual thunk to C::setInt(int) 部分是“在存在多重或虚拟继承的情况下优化虚拟函数调用”，如此处。