关于C++类组织形式的探索 bbs.ikaka.com

天下奇才 - 2008-6-13 11:13:00

一、
引言
1．
概述
自从C++出现以来，C++就引出了许许多多的话题。本人学习C++也有一段时间了，前阵子，忽然对平时常用的某些C++特性感到陌生，特此做了一下试验，去探索一下，C++到底帮助我们做了些什么。

2．
测试平台
Microsoft Visual Studio .NET 2003

二、
试验步骤与结论
1．
一般函数的调用
（1）
试验步骤
构建一个简单的无参无返回的空函数fun()，在主函数中调用

（2）
反汇编测试
调用一个无参数无返回的函数，其汇编代码如下：

fun();

004138E5
call
fun (411573h)

接着，程序跳转至以下位置：

00411573
jmp
fun (413890h)

最后，程序进入函数体内部。

（3）
分析
可见调用一个一般的函数，经过两级跳转，第一次跳转至一个函数表，第二次跳至函数体内部。

2．
类一般函数的调用
（1）
类的构建

class A

{

public:

A()

{

i=1;

}

void f()

{

printf("A::f()\n");

}

virtual void g()

{

printf("A::g()\n");

}

private:

int i;

};

（2）
试验步骤
在主函数中初始化A的两个实例对象a1，a2，调用A的函数f()。
（3）
反汇编测试
调用实例对象的类函数，其汇编代码如下

a1.f();

00411C5E
lea
ecx,[a1]

00411C61
call
A::f (41100Fh)

a2.f();

00411C66
lea
ecx,[a2]

00411C69
call
A::f (41100Fh)

经过第一次跳转后，进入代码段：

0041100F
jmp
A::f (411AF0h)

最后进入函数体内部。

（4）
分析
我们可以看到，对类实例对象函数的调用，与一般函数调用方法基本一致。另外我们可以通过反汇编代码看出，对于类的实例对象而言，类函数是共享的。

3．
类虚函数的调用
（1）
类的构建
我们构建一个A的继承类B

class B:public A

{

public:

B()

{

j=2;

}

void f()

{

printf("B::f()\n");

}

virtual void g()

{

printf("B::g()\n");

}

virtual void h()

{

printf("B::h()\n");

}

int j;

};

（2）
试验步骤
我们建立这样几个类的实例对象和对象指针

A a;

B b;

A *pa1=&a;

A *pa2=&b;

B *pb=&b;

并在其后分别调用A，B实例对象的g函数

（3）
反汇编测试
调用g函数反汇编后结果如下：

a.g();

004141D0
lea
ecx,[a]

004141D3
call
A::g (4112CBh)

b.g();

004141D8
lea
ecx,

004141DB
call
B::g (41154Bh)

pa1->g();

004141E0
mov
eax,dword ptr [pa1]

004141E3
mov
edx,dword ptr [eax]

004141E5
mov
esi,esp

004141E7
mov
ecx,dword ptr [pa1]

004141EA
call
dword ptr [edx]

004141EC
cmp
esi,esp

004141EE
call
@ILT+980(__RTC_CheckEsp) (4113D9h)

pa2->g();

004141F3
mov
eax,dword ptr [pa2]

004141F6
mov
edx,dword ptr [eax]

004141F8
mov
esi,esp

004141FA
mov
ecx,dword ptr [pa2]

004141FD
call
dword ptr [edx]

004141FF
cmp
esi,esp

00414201
call
@ILT+980(__RTC_CheckEsp) (4113D9h)

pb->g();

00414206
mov
eax,dword ptr [pb]

00414209
mov
edx,dword ptr [eax]

0041420B
mov
esi,esp

0041420D
mov
ecx,dword ptr [pb]

00414210
call
dword ptr [edx]

00414212
cmp
esi,esp

00414214
call
@ILT+980(__RTC_CheckEsp) (4113D9h)

调用实例对象变量的虚函数与调用一般方法一样，因此我们关心的仅仅是通过指针方式调用实例对象虚函数的过程。
我们可以看到，通过指针去访问对象的虚函数大致流程如下：
a.
获取对象地址
b.
调用对象地址的第一项所指向的地址
我们以通过pa2指针调用g函数为例，查看一下，到底程序是怎样走下去的。
首先我们获取pa2指针的地址：0x0012febc
通过内存窗口，我们获取其对应的信息：

0x0012FEBC
004251bc 00000001 00000002

我们可以猜测后面两项“00000001”和“00000002”为实例对象B的数据成员（可以通过获取其地址确认）。而前面一项“004251bc”，正是在调用方法前，寄存器EDX所取得的值。

EAX = 0012FEBC

EDX = 004251BC

我们继续获取“004251bc”所指向地址的值，获取以下信息

0x004251BC
0041154b 00411550 63617453

我们可以猜测，程序下一步将会跳转至地址0041154b。
继续跟踪程序运行，我们可以发现程序跳转至了一下位置：

0041154B
jmp
B::g (411C90h)

00411550
jmp
B::h (411CE0h)

00411555
jmp
B::B (411C30h)

我们可以发现，0041154b地址指向的代码便是跳转至B::g()的代码。同时，我们可以发现， 004251bc地址所包含的信息，便是指向跳转至B类函数的代码。

（4）
分析
多态实现的基础是包含信息不全的引用或者指针。所谓多态，实际上就是通过一个类的函数表实现的。所谓延迟绑定，指的便是这一个不能在编译阶段预计的调用过程。

4．
类纯虚函数的调用
（1）
试验步骤
略，与调用虚函数一致
（2）
分析
带有纯虚函数的类为什么不能实例化？这是因为其函数表并不完全。

三、
分析与总结
通过试验，我们可以大致勾画出类的一个组织形式：

用户系统信息：Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 7.0; Windows NT 5.1; .NET CLR 1.1.4322; .NET CLR 2.0.50727)

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